اولویت‌بندی سیل‌خیزی زیرحوضه‌های آبخیز استان گلستان براساس آنالیز مورفومتریک و همبستگی آماری

رحمتی, امید; طهماسبی پور, ناصر; پورقاسمی, حمیدرضا

doi:10.22059/ije.2015.56241

اولویت‌بندی سیل‌خیزی زیرحوضه‌های آبخیز استان گلستان براساس آنالیز مورفومتریک و همبستگی آماری

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

² استادیار دانشکدۀ کشاورزی، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

³ استادیار دانشکدۀ کشاورزی، گروه مهندسی منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه شیراز، شیراز

10.22059/ije.2015.56241

چکیده

برنامهریزی حوضههای آبخیز از لحاظ توسعۀ پایدار و مدیریت سرزمین بسیار ضروری است. بنابراین اولویتبندی زیرحوضهها و شناسایی خصوصیات مورفومتریک به‌منظور شناسایی رفتار هیدرولوژیکی حوضههای آبخیز و طراحی راهبرد‌های مدیریتی اهمیت زیادی دارند. در این پژوهش اولویتبندی زیرحوضههای آبخیز استان گلستان براساس روش ترکیبی آنالیز مورفومتریک و همبستگی آماری انجام گرفت. در ابتدا هشت پارامتر مورفومتریک شامل نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، ثابت نگهداشت آبراهه، فراوانی آبراهه، ضریب فرم، نرخ بافت زهکشی، نسبت ناهمواری و عدد ناهمواری به‌علت تأثیر زیاد در فرایندهای هیدرولوژیکی و فرسایش و رسوب حوضههای آبخیز انتخاب شد. لایه‌های رقومی هریک از آنها با استفاده از مدل رقومی ارتفاع منطقه در نرم‌افزار ArcGIS 10.2 تهیه شد. به‌منظور اولویتبندی زیرحوضههای آبخیز، از روش نوین ترکیبی آنالیز مورفومتری و همبستگی آماری استفاده شد. ارتباط بین پارامترهای مورفومتریک و تعیین وزن تأثیر هر یک از آنها با استفاده از روشهای همبستگی تاوی کندال و آنالیز مجموع وزنی (WSA) تحلیل شد. در نهایت شاخص اولویت‌بندی زیرحوضههای آبخیز (SWPI) براساس روش ترکیب خطی وزنی (WLC) برای هر یک از زیرحوضهها محاسبه شد. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج حاصل، از دادههای موقعیت سیلهای مخرب گذشته در حوضۀ آخیز گلستان استفاده شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که روش نوین اولویت‌بندی قادر به تعیین اولویت ترتیبی تمام زیرحوضههای آبخیز نبود، اما توانست زیرحوضههای با بیشترین اولویت، یعنی زیرحوضههای شمارۀ 3 (مادرسو)، 16 و 9 را اولویتدارترین زیرحوضهها برای اجرای اقدامات آبخیزداری شناسایی کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

اکوهیدرولوژی

عنوان مقاله [English]

Sub-watershed flooding prioritization using morphometric and correlation analysis (Case study: Golestan Watershed)

نویسندگان [English]

Omid Rahmati ¹
Naser Tahmasebipour ²
Hamid Reza Pourghasemi ³

¹ PhD student in watershed management engineering and science, Lorestan University, Khoram-Abad

² Department of watershed management engineering, Lorestan University, Khoram-abad

³ Department of Natural Resources and Environmental Engineering, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz

چکیده [English]

Planning of watersheds is indispensable in terms of sustainable development and landscape management. Therefore, watershed prioritization and morphometric characterization are important to identify hydrological behavior of the basin for conducting management strategies. In this study, geospatial-statistical approach was used for identifying critical and priority sub-watersheds in the Golestan watershed. In first step, eight morphometric parameters (bifurcation ratio, drainage density, constant of channel maintenance, stream frequency, form factor, drainage texture rate, relief ratio, ruggedness number) which effect on hydrological, soil erosion and sediment transport were selected. The map of morphometric parameters using digital elevation model (DEM) were produced in ArcGIS10.2 software. In order to determine prioritization of sub-atersheds a new method based on morphometric and statistical analysis was applied. The Kendall’s tau and weighted sum analysis (WSA) methods were used for analyzing the relationship between morphometric parameters and determining their effect weights. Finally, sub-watershed prioritization index (SWPI) based on weighted linear composite (WLC) method was calculated for each sub-watersheds. For validation of the mentioned results, used of previous destructive floods location in the Golestan Watershed. The results showed that, meanwhile innovation method of prioritization, isn’t proper for all of the sub-watersheds in the study area, but the mentioned method was identified the sub-watersheds 3, 16, and 9 as the best regions for watershed management plans.

کلیدواژه‌ها [English]

Prioritization of sub-watershed
morphometric analysis
Correlation analysis
Golestan watershed

مراجع

[1]. ایزانلو، حسن؛ مرادی، حمیدرضا؛ صادقی، سید حمیدرضا، 1388، مقایسۀ اولویتبندی زمانی سیل‌خیزی در دورههای هیدرولوژیکی مختلف (مطالعۀ موردی: زیرحوضه‌های آبخیز کوشک‌آباد خراسان رضوی)، فصلنامۀ پژوهش‌های آبخیزداری، شمارۀ 82: 30-21.

[2]. بهرامی، سید علیرضا؛ اونق، مجید؛ فرازجو، حسن، 1390، نقش روندیابی رودخانه در شناسایی و اولویت‌بندی واحدهای هیدرولوژیک حوضۀ سد بوستان از نظر سیلخیزی و ارائۀ راهکارهای مدیریتی، مجلۀ حفاظت منابع آب و خاک، شمارۀ 1: 27-11.

[3]. ثقفیان، بهرام؛ فرازجو، حسن، 1386، تعیین مناطق مولد سیل و اولویتبندی سیلخیزی واحدهای هیدرولوژیک حوضۀ سد گلستان، علوم و مهندسی آبخیزداری، شمارۀ 1: 11-1.

[4]. زهتابیان، غلامرضا؛ قدوسی، جمال؛ احمدی، حسن؛ خلیلی‌زاده، مجتبی، 1388، بررسی اولویت پتانسیل سیلخیزی زیرحوضههای آبخیز و تعیین مناطق مولد ‌سیل در آن (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز مارمه-استان فارس)، فصلنامۀ جغرافیای طبیعی، شمارۀ 6: 38 – 27.

[5]. محمدی، علی‌اصغر؛ احمدی، حسن، 1390، اولویت‌بندی زیرحوضهها جهت ارائۀ برنامههای احیایی آبخیزداری (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز معروف)، فصلنامۀ جغرافیایی سرزمین، شمارۀ 29: 77-69.

[6]. Adinarayana, J., Krishna, R.N., and Rao, K., 1995, An integrated approach for prioritization of watersheds. Journal of Environmental Management, vol 44, p. 375-384.

[7]. Aher, P., Adinarayana, J., and Gorantiwar, S.D., 2014, Quantiﬁcation of morphometric characterization and prioritization for management planning in semi-arid tropics of India: A remote sensing and GIS approach. Journal of Hydrology, vol 511, pp. 850-860.

[8]. Badar, B., Romshoo, S.A., and Khan, M.A., 2013, Integrating biophysical and socioeconomic information for prioritizing watersheds in a Kashmir Himalayan lake: a remote sensing and GIS approach. Environmental Monitoring and Assessment, vol 185, pp. 6419-6445.

[9]. Chowdary, V.M., Chakraborthy, D., Jeyaram, A., Krishna Murthy, Y.V.N., Sharma, J.R., Dadhwal, V.K., 2013, Multi-Criteria Decision Making Approach for Watershed Prioritization Using Analytic Hierarchy Process Technique and GIS. Water Resource Management, vol 27, pp. 3555-3571.

[10]. Grohmann, C.H., 2004, Morphometric analysis in geographic information systems: applications of free software GRASS and R star. Computer and Geoscience, vol 30 (10), pp. 1055-1067.

[11]. Horton, R.E., 1932, Drainage basin characteristics. Trans. Am. Geophys. Union vol 13, pp. 350–361.

[12]. Horton, R.E., 1945, Erosional development of streams and their drainage basins; hydrological approach to quantitative morphology. Geol. Soc. Am. Bull. vol 56, pp. 275–370.

[13]. Jang, T., Vellidis, G., Hyman, J.B., Brook, E., and Kurkalova, L.A., 2011, Impact of socioeconomic factors on synoptic assessment for prioritizing BMP implementation to reduce sediment load. In: ASABE Annual International Meeting Louisville, Kentucky, August, pp. 7-10.

[14]. Javed, A., Khanday, M.Y., and Ahmed, R., 2009, Prioritization of sub-watersheds based on morphometric and land use analysis using remote sensing and GIS techniques. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, vol 37, pp. 261-274.

[15]. Melton, M.A., 1958, Correlations structure of morphometric properties of drainage systems and their controlling agents. Journal of Geology, vol 66, pp. 442-460.

[16]. Pandey, A., Chowdary, V.M., Mal, B.C., and Billib, M., 2009. Application of the WEPP model for prioritization and evaluation of best management practices in an Indian watershed. Hydrologic processes, vol 23, pp. 2997-3005.

[17]. Rahmati, O., Pourghasem, H.R., and Zeinivand, H., 2015, Flood susceptibility mapping using frequency ratio and weights-ofevidence models in the Golastan Province, Iran. Geocarto International. doi: 10.1080/10106049.2015.1041559.

[18]. Ratnam, N.K., Srivastava, Y.K., Rao, V.V., Amminedu, E., and Murthy, K.S.R., 2005, Check dam positioning by prioritization micro-watersheds using SYI model and morphometric analysis – remote sensing and GIS perspective. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, vol 33 (1), pp. 25-38.

[19]. Saghafian, B., Farazjoo, H., Bozorgy, B., Yazdandoost, F., 2008, Flood intensification due to changes in land use. Water Resources Management, 22, pp. 1051-1067.

[20]. Shariﬁ F., Samadi S.Z., and Wilson C., 2012, Causes and consequences of recent ﬂoods in the Golestan catchments and Caspian Sea regions of Iran. Natural Hazards, vol 61, pp. 533-550.

[21]. Shieh, G.S., 1998, A weighted Kendall's tau statistic. Statistics & Probability Letters, vol 39(1), pp. 17-24.

[22]. Vittala, S.S., Govindaiah, S., and Gowda, H.H., 2008, Prioritization of sub-watersheds for sustainable development and management of natural resources: an integrated approach using remote sensing, GIS and socio-economic data. Current Science, vol 95(3), pp. 345-354.