فهرست مطالب

مدیریت جامع حوزه های آبخیز - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 11، بهار 1403)

نشریه مدیریت جامع حوزه های آبخیز
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 11، بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عادل سلطانی، رضا قضاوی*، سیامک دخانی صفحات 1-15
    مقدمه

    منابع آب وخاک از مهم ترین عوامل تولید انرژی موردنیاز انسان ها هستند. به منظور حفاظت از منابع آب وخاک برحسب شرایط هر منطقه شیوه های مدیریتی مختلفی اعمال می شود. مشارکت همگانی آبخیزنشینان و تغییر در رفتار آن ها از ابزارهای اساسی هر برنامه مدیریتی پایدار خواهد بود. ازآنجاکه هنجارها بر مشارکت و رفتار جوامع محلی اثرگذار است؛ بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی هنجارهای موثر بر مشارکت و رفتار آبخیزنشینان در اجرای پروژه های حفاظت آب وخاک است.

    مواد و روش ها

    این پژوهش به روش توصیفی - تحلیلی انجام گرفت. به این منظور حوزه آبخیز بنچله در شهرستان روانسر به عنوان منطقه موردمطالعه انتخاب شد. برای جمع آوری اطلاعات میدانی، از پرسشنامه استفاده گردید. جامعه آماری این تحقیق کلیه سرپرستان خانوارهای آبخیزنشینان این حوزه به تعداد 569 نفر بودند. از میان آن ها با استفاده از فرمول کوکران و تطبیق با جدول مورگان، 229 نفر با روش تصادفی ساده مورد پرسش گری مستقیم قرار گرفتند و پرسشنامه ها را تکمیل نمودند. محور پرسش ها متمرکز بر سه متغیر وابسته (هنجارهای قانونی، باورهای هنجاری و هنجارهای مشارکتی) است که بر شاخص مشارکت و رفتار آبخیزنشینان اثرگذار هستند؛ بنابراین هرکدام از این متغیرها، از گویه های متعددی تاثیرپذیر هستند. در بخش تجزیه وتحلیل اطلاعات جمع آوری شده از آماره های توصیفی (فراوانی، درصد، میانگین و غیره) و آماره های استنباطی (آزمون همبستگی اسپیرمن و رگرسیون گام به گام) استفاده شد. با توجه به این که در مطالعه سه گروه متغیر وابسته (قانونی، باوری، مشارکتی) تحت تاثیر گویه های متفاوت بوده و چند متغیر مستقل وجود داشته است، از رگرسیون گام به گام استفاده شد. قبل از انجام رگرسیون برای بررسی آزمون هم خطی، میزان هم خط بودن متغیرهای مستقل موردنظر، موردبررسی قرار گرفتند. همچنین، برای تعیین اهمیت نسبی هر یک از متغیرهای مستقل در میزان مشارکت و رفتار آبخیزنشینان از مقادیر استانداردشده بتا استفاده شد.

    نتایج و بحث: 

    نتایج میانگین رتبه ای هر یک از گویه های هنجارهای قانونی موثر بر مشارکت و رفتار آبخیزنشینان در پروژه های حفاظت از آب وخاک نشان می دهد که گویه های "افرادی که به منابع آب وخاک آسیب می زنند باید جریمه شوند" و " قوانین موجود برای متقاعد کردن افراد در زمینه حفاظت از منابع آب وخاک مفید است" به ترتیب بیشترین و کمترین اهمیت را بر روی هنجارهای قانونی با مشارکت و رفتار آبخیزنشینان دارد. نتایج میانگین رتبه ای هر یک از گویه های باورهای هنجاری موثر بر مشارکت و رفتار آبخیزنشینان در پروژه های حفاظت از آب وخاک نشان می دهد که بیشترین میانگین رتبه ای مربوط به "جامعه از من انتظار دارند که به منابع آب وخاک آسیبی نزنم." و کمترین رتبه مربوط به "کارشناسان انتظار دارند تا خاک را تخریب نکنم." است. نتایج میانگین رتبه ای هر یک از گویه های هنجار مشارکتی موثر بر مشارکت و رفتار مشارکتی آبخیزنشینان در پروژه های حفاظت از آب وخاک نشان می دهد که از دیدگاه آن ها گویه "در احداث سدهای رسوب گیر داوطلبانه مشارکت می کنم." و گویه "حاضرم برای اجرای پروژه های حفاظت از آب وخاک، هزینه پرداخت کنم." به ترتیب بیشترین و کمترین اهمیت را بر روی مشارکت و رفتار آبخیزنشینان در پروژه های حفاظت از آب وخاک دارد. نتایج حاصل از آزمون اسپیرمن نشان داد که هر سه متغیر مستقل هنجارهای قانونی، باورهای هنجاری و هنجارهای مشارکتی با مشارکت و رفتار آبخیزنشینان رابطه مثبت و معناداری دارند. همچنین، نتایج حاصل از رگرسیون و مقادیر بتا نشان داد که به ترتیب شاخص های هنجارهای قانونی، باورهای هنجاری و هنجارهای مشارکتی دارای بیشترین اولویت در مشارکت و رفتار جوامع محلی بودند.

    نتیجه گیری

    نتایج میانگین رتبه ای هر یک از گویه های مشارکت آبخیزنشینان و رفتار آن ها برای مشارکت در پروژه های حفاظت از آب وخاک نشان می دهد که گویه های مراقبت آبخیزنشین ها از پروژه ها پس از اتمام آن، مشارکت در پروژه احداث سیل بند ملات-سیمانی بیشترین تاثیر را بر روی میزان مشارکت و رفتار مشارکتی آن ها دارند. همچنین، گویه های مشارکت در پروژه ساخت سیل بند گابیونی و تمایل و نیت آبخیزنشین ها نسبت به حفاظت آب وخاک کمترین تاثیر را بر روی مشارکت و رفتار آبخیزنشینان نسبت به حفاظت از آب وخاک داشتند. به طورکلی، توجه به هنجارها، باورها، رفتارها و نگرش های جوامع محلی باید در دستور کار مدیران و برنامه ریزان قرار بگیرد تا مسیرهای حفاظتی از منابع آب وخاک هموار شود.

    کلیدواژگان: رگرسیون، حوزه آبخیز، هنجار، فرمول کوکران، پرسشنامه
  • فاطمه فرزانه پی، ابوالفضل رنجبر فردوئی*، حسن خسروی، سید حجت موسوی صفحات 16-29
    مقدمه

    یکی از اثرات بیابان زایی و تخریب زمین به ویژه در مناطق خشک و فراخشک جهان، طوفان های گردوغبار است. ذرات ریز گردوغبار آزادشده از سطح زمین می توانند چندین کیلومتر و گاهی اوقات حتی در سراسر قاره ها رها شوند و با تاثیر بر تعادل تشعشعی و هم چنین اکوسیستم های جنگلی و اقیانوسی، نقش کلیدی در سیستم زمین ایفا کنند. آب وهوا اغلب به عنوان عامل اصلی موثر بر وقوع این طوفان ها در نظر گرفته می شود. طوفان های گردوغبار در سال های اخیر عمدتا به دلیل افزایش خشک سالی و موج گرما در مقیاس جهانی افزایش یافته است. دما از نظر تاثیر مستقیم بر متغیرهای آب و هوایی مانند فشار، حرکت باد، تشکیل ابر و بارش، متغیر مهمی در اقلیم است. مطالعات نشان می دهد که افزایش دما به همراه کاهش بارندگی، افزایش سرعت باد و شرایط ایجاد طوفان های گردوغبار را فراهم می کند. به طورکلی بررسی مطالعات انجام شده در زمینه ارزیابی روند تغییرات گردوغبار و اثر پارامترهای دمایی بر آن نشان می دهد که از دیدگاه ها و روش های مختلفی امکان انجام این مطالعات وجود دارد. در نتیجه نیاز است که با بررسی و ارزیابی نتیجه آن ها دیدگاه جامعی از گردوغبار و عوامل موثر بر آن پیدا کرد تا بتوان به کنترل و مدیریت این پدیده کمک نمود. در استان خوزستان، به علت مجاورت با بیابان های بزرگ کشورهای همجوار تعداد روزهای غبارآلود قابل توجه و در سال های اخیر افزایش یافته است؛ بنابراین یکی از نواحی چالش برانگیز کشور در زمینه مدیریت و کنترل پدیده گردوغبار است. هدف از انجام این مطالعه ارزیابی روند تغییرات گردوغبار و اثر دما بر این پدیده است. نتایج این مطالعه به شناخت بهتر پدیده گردوغبار در استان خوزستان کمک می کند.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از سه گروه داده شامل داده های میانگین دمای ماهانه 13 ایستگاه هواشناسی محدوده موردمطالعه،  میانگین ماهانه داده های دمای سطح زمین یا LST و  داده های  میانگین ماهانه داده های عمق نوری آئروسل (AOD) استفاده شد. در این مطالعه  ابتدا به  ارزیابی روند تغییرات گردوغبار  با استفاده از آزمون من کندال پرداخته شد و  در بخش دوم بررسی رابطه پارامترهای دمایی بر گردوغبار با استفاده از همبستگی بین میانگین عمق نوری آئروسل (AOD)  در حائل 5 کیلومتری در اطراف ایستگاه منتخب با پارامترهای دمایی شامل میانگین دمای ماهانه و میانگین LST ماهانه در حائل 5، 10 و 20 کیلومتری در اطراف ایستگاه منتخب انجام شد.

    نتایج و بحث: 

    نتایج ارزیابی روند تغییرات میانگین حائل 5 کیلومتری اطراف ایستگاه های منتخب نشان داد که در ماه های فوریه، جولای، دسامبر و آوریل در هیچ کدام از ایستگاه ها روند افزایشی مشاهده نشد و حتی در ماه آوریل در دو ایستگاه روند کاهشی نیز دارند. همچنین در ماه های آگوست، سپتامبر و نوامبر در هفت ایستگاه، مارس در پنج ایستگاه، اکتبر در چهار ایستگاه، ژانویه در سه ایستگاه، می در دو ایستگاه و ژوئن در یک ایستگاه روند تغییرات AOD با احتمال بیش از 90% افزایشی است. هم چنین نتایج همبستگی پارامترهای دمایی و مقادیر AOD نشان داد که  به طورکلی همبستگی بسیار قوی بین پارامترهای دمایی و مقادیر AOD تنها در سه ماه می، ژوئن و جولای با میانگین LST در بافرهای مختلف رخ داده است. بیشترین تعداد همبستگی قوی در ماه های می تا آگوست بین پارامترهای دمایی و مقادیر AOD وجود دارد. همچنین بیشترین تعداد همبستگی خیلی ضعیف در ماه های آوریل، مارس، نوامبر و دسامبر رخ داده است. بیشترین تعداد همبستگی خیلی ضعیف و ضعیف مربوط به دمای هوا (به ترتیب 85 و 47 عدد) است که این امر نشان دهنده اهمیت بیشتر LST نسبت به دما در ارزیابی تغییرات شدت گردوغبار در محدوده موردمطالعه دارد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج این پژوهش می توان گفت که دمای هوا همبستگی ضعیفی با گرد غبار نشان داد و بیشتر همبستگی های قوی و خیلی قوی با میانگین LST در بافرهای مختلف رخ داده که این امر نشان دهنده اهمیت بیشتر LST نسبت به دما در ارزیابی تغییرات شدت گردوغبار در محدوده موردمطالعه دارد. به طورکلی ارزیابی و پایش تغییرات گردوغبار می تواند کمک بزرگی به شناسایی کانون های جدید و همچنین ارزیابی نتایج فعالیت های کنترل و مدیریت فرسایش بادی و گردوغبار کند. بنابراین می توان پیشنهاد داد یک سامانه مبتنی بر سنجش ازدور و هوش مصنوعی به صورت آنلاین و به روز جهت ارزیابی و پایش تغییرات گردوغبار طراحی و ارائه شود تا مدیریت پدیده گردوغبار در ایران هدفمندتر شده و شناسایی کانون ها سریع تر انجام شود. از طرف دیگر باید به عوامل موثر بر این تغییرات نیز توجه نمود و اثر آن ها را بر گردوغبار مورد ارزیابی قرار داد.

    کلیدواژگان: روند تغییرات، همبستگی، عمق اپتیکی آئروسل، درجه حرارت سطح زمین، من کندال
  • محمد فولادی نصرآباد، مهدی امیرآبادی زاده، مهدی دستورانی* صفحات 30-45
    مقدمه

    تغییر اقلیم تاثیر بسزایی بر منابع آب و محیط زیست دارد که در کشاورزی، جامعه و اقتصاد منعکس می شود. استفاده از مدل گردش عمومی (GCM) با مدل های کاهش مقیاس آماری، روشی برای ارزیابی تغییرات اقلیمی است. با توجه به قرار گرفتن استان خراسان جنوبی و شهرستان بیرجند در منطقه خشک ایران، رشد جمعیت، توسعه صنعتی و معدنی و رسیدن به کشاورزی پایدار، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی ضروری به نظر می رسید. هدف از این مطالعه مقایسه عملکرد مدل های تاریخی NCEP و ECMWF در ریزمقیاس نمایی پارامتر دما شهرستان بیرجند و بررسی تغییرات این پارامتر تا سال 2030 با استفاده از مدل برتر و سناریو SSP245 مدل CanESM5 است.

    موارد و روش ها

    در این پژوهش به منظور مقایسه عملکرد دو مدل گردش عمومی NCEP و ECMWF در ریزمقیاس سازی پارامتر دما، از اطلاعات دمای روزانه ایستگاه سینوپتیک بیرجند در بازه زمانی سال های 1990 تا 2021 به عنوان دوره پایه استفاده شد. همچنین به منظور بررسی عملکرد این مدل ها از مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM و به منظور ارزیابی عملکرد این دو مدل از معیارهای ارزیابی NS، KGE، RMSE و BR2 استفاده شد.

    نتایج و بحث:

     به منظور بررسی و مقایسه عملکرد دو مدل گردش عمومی NCEP و ECMWF از داده های روزانه دمای متوسط، از روز اول ماه ژانویه سال 1990 تا پایان ماه سپتامبر سال 2021 ایستگاه سینوپتیک شهرستان بیرجند استفاده شد. به طوری که از داده های سال 1990 تا روز اول از ماه ژانویه سال 2008 به عنوان بخش واسنجی و از روز اول ماه ژانویه سال 2008 تا پایان ماه سپتامبر سال 2015 به عنوان بخش اعتبارسنجی در نظرگرفته شد. دو مدل NCEP و ECMWF دارای 26 پارامتر بوده که به منظور انجام ریزمقیاس سازی ابتدا میزان همبستگی هریک از پارامترها با پارامتر دمای مشاهداتی در محیط نرم افزار R و با استفاده از پکیج HydroGof کدنویسی و محاسبه و پارامترهایی که بیشترین همبستگی را با پارامتر دما داشته اند، از میان 26 پارامتر استخراج گردید. همچنین به منظور ارزیابی عملکرد مدل ها از معیارهای NS، RMSE، KGE و BR2 در بخش های واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد. برای بررسی نزدیکی مقدار واریانس و میانگین سری های زمانی تولیدشده توسط دو مدل و سری زمانی مشاهداتی درکل بازه شبیه سازی به ترتیب از آزمون های F و T استفاده و فرض صفر در این آزمون ها به ترتیب نزدیکی مقادیر واریانس و میانگین سری های زمانی تولیدشده توسط دو مدل NCEP و ECMWF به واریانس و میانگین سری زمانی مشاهداتی در نظر گرفته شد. نتایج بخش واسنجی نشان داد که هر دو مدل عملکرد مشابهی از خود نشان داده اند به چراکه مقادیر معیارهای ارزیابی NS، RMSE، KGE و BR2 در مدل ECMWF به ترتیب 69/0، 86/4، 85/0، 7/0 و در مدل NCEP به ترتیب 7/0، 79/4، 85/0 و 7/0 محاسبه شده است. ازآنجایی که نمودار جعبه ای، مقدار میانگین و انحراف معیار در تصمیم گیری در خصوص میزان نزدیکی و شباهت دو سری زمانی قابلیت بالایی دارند، به منظور بررسی شباهت و نزدیکی سری های زمانی تولیدشده توسط دو مدل ها با مقادیر مشاهداتی در دوره واسنجی و اعتبارسنجی از مقایسه نمودارهای جعبه ای، مقادیر میانگین و انحراف از معیار سری های زمانی تولیدشده و سری زمانی مشاهداتی استفاده شد. نتایج محاسبه معیارهای ارزیابی در بخش صحت سنجی نشان داد که مدل ECMWF عملکرد بهتری نسبت به مدل NCEP در بخش اعتبارسنجی داشته است، چراکه مقادیر معیارهای ارزیابی NS، RMSE، KGE و BR2 در مدل ECMWF به ترتیب 69/0، 9/4، 85/0، 73/0 و در مدل NCEP به ترتیب 67/0، 3/5، 83/0 و 7/0 محاسبه شده است. درمجموع با نتایج نشان داد که مدل ECMWF عملکرد بهتری داشته و به عنوان مدل برتر انتخاب می گردد. درنتیجه به منظور شبیه سازی و پیش بینی مقدار دمای متوسط از پارامترهای mslp، P500، P5-f، P5-u، P850 و P8-u مدل ECMWF استفاده گردید؛ بنابراین پیش بینی می شود میزان متوسط دما در بازه 8 سال آینده، افزایش حدودا 3 درجه ای نسبت به متوسط دوره پایه آماری داشته باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد با توجه به معیارهای ارزیابی NS، RMSE، KGE و BR2، مدل ECMWF نسبت به مدل NCEP در برآورد مقدار دمای متوسط شهرستان بیرجند نسبتا عملکرد بهتری دارد. همچنین بررسی نمودارهای جعبه ای، مقدار میانگین و انحراف از معیار سری های زمانی تولیدشده توسط دو مدل در بخش واسنجی و اعتبارسنجی نشان داد که هر دو مدل ازنظر میزان پراکندگی، مقدار کمینه و بیشینه و میانگین داده های تولیدی مقادیر مشابهی نسبت به سری زمانی مشاهداتی تولید کرده اند و ازنظر مقدار میانگین و واریانس داده های تولیدشده در هرماه در بازه واسنجی و اعتبارسنجی، مدل ECMWF عملکرد نسبتا بهتری را از خود ارائه داد. بنابراین مدل ECMW به عنوان مدل برتر انتخاب و شبیه سازی دمای متوسط شهرستان بیرجند در بازه سال های 2022 تا 2030 با استفاده از این مدل و تحت سناریو انتشار SSP245 مدل CanEcm5 انجام شد. نتایج پیش بینی نشان داد که دمای متوسط شهرستان بیرجند افزایش حدودا 3 درجه ای نسبت به متوسط دوره پایه آماری دارد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، گزارش ششم تغییر اقلیم (CMPI6)، مدل SDSM
  • پیام آموزگاری، آرش ملکیان*، خالد احمدآلی، مهدی قربانی، سید حمزه صفوی همامی صفحات 46-60
    مقدمه

    رشد جمعیت و طبیعتا افزایش نیاز و تقاضا موجب تحمیل فشار بر منابع طبیعی و ناپایداری در کارکرد حوزه های آبخیز شده است به طوری که رفتار اکوسیستم در حفاظت از زیستگاه ها و تنوع زیستی، مهار فرسایش و رسوب، خاک سازی و ذخیره آب، مطبوعیت محیط زیستی، رفع نیازهای فرهنگی و به طورکلی ارائه مستمر خدمات اکوسیستمی دچار اختلال شده است. پویندگی و تغییرپذیری اجزای سیستم های انسانی-طبیعی که تغییرات اقلیمی آن را پیچیده تر کرده است، پیش بینی و برنامه ریزی برای بهره وری پایدار از خدمات اکوسیستمی حوزه آبخیز را با عدم قطعیت همراه می سازد. به طوری که تصمیم گیری برای بهره برداری از منابع آب و سایر کالاهای مشاع محیط زیستی توام با خطا می شود. خطا در تصمیم گیری به تدریج زمینه را برای ظهور ناپایداری واحد حوزه آبخیز و حرکت به سمت آستانه ها مهیا می کند. در پژوهش کنونی با اتکا به رویکرد تفکر سیستمی حوزه آبخیز کارون به عنوان یک سیستم انسانی-طبیعی در نظر گرفته شده و پنج مورد از کهن الگوهای تحلیل سیستمی شامل تراژدی منابع مشترک، درمان های بدتر از درد، انتقال فشار از راه حل های اساسی به راه حل های موقتی، تشدید رقابت و تنزل اهداف به منظور واکاوی در سیاست گذاری های مدیریت منابع آب بررسی شده است. این ساختارها که در ادبیات تحلیل سیستم شناخته شده هستند به تصمیم گیران و مدیران برای حل بخش عمده ای از مشکلات یک سیستم کمک می کنند.

    مواد و روش ها

    پژوهش کنونی در سه گام اصلی انجام شده است. در گام اول پژوهش بر اساس مطالعات کتابخانه ای وضعیت موجود حوزه آبخیز کارون بیان شده است و ماهیت سامانه آب از نظر قرارگیری در دسته ی سیستم پیچیده و یا سیستم سخت مشخص می شود. در گام دوم با استناد به ادبیات پژوهش پنج مورد از مهم ترین ساختارهای شناخته شده در تحلیل پویایی سیستم که کارایی مناسبی برای درک درهم تنیدگی سیستم های انسانی-طبیعی دارند به منظور بررسی اثرگذاری رفتار انسان در مدیریت منابع آبی حوزه آبخیز کارون بررسی شده است. در گام سوم بر اساس رویکرد تفکر سیستمی چگونگی رخداد وقایع حدی و نقش آن ها در پایداری حوزه آبخیز کارون بررسی شده است.

    نتایج و بحث: 

    نتایج این پژوهش نشان می دهد که نگرش خطی در مدیریت منابع آب که معلول خلا تفکر سیستمی است از طریق انقطاع در زنجیره ای از روابط گوناگون سامانه آب با دیگر اجزای اکوسیستم موجب ناپایداری و تشدید وقایع حدی مثل سیل، خشک سالی، نزاع بر سر آب و... در حوزه آبخیز کارون شده است. واکاوی مبتنی بر تفکر سیستمی در این پژوهش نشان می دهد که برخی از رفتارهای تکراری در حوزه آبخیز کارون ساختارهای شناخته شده ای در رویکرد پویایی سیستمی هستند که تحت عنوان کهن الگوهای تحلیل سیستم در حوزه آبخیز کارون فعال هستند. کارکرد نهایی حوزه آبخیز کارون در گرو شناسایی، مهار و تغییر این ساختارها به سمت پایداری و ارائه مستمر خدمات اکوسیستمی است.

    نتیجه گیری

    پژوهش حاضر نشان می دهد که اتکا به اقداماتی که موجب دستیابی به نتایج دلبخواه کوتاه مدت می شوند و عدم توجه به اثرات بلند مدت تصمیم سازی در مدیریت منابع آبی در نهایت به تقویت مشکل کمبود آب و بروز درگیری های اجتماعی در واحد حوزه آبخیز منجر خواهد شد. به طورکلی راهکارهای موجود برای مدیریت منابع آبی حوزه آبخیز کارون در دو گروه تسکین دهنده (مسکن) و درمان محور (سازگارانه) دسته بندی می شوند. راهکارهای مسکن معمولا از جنس سخت و شامل راه حل های فنی نظیر حفر چاه، سدسازی، انتقال آب و... هستند که هدف آن ها تسکین درد کمبود آب از طریق افزایش عرضه آب در کوتاه مدت است و معمولا توسط مدیران حوزه آب اعمال می شوند؛ اما راهکارهای سازگارانه (انطباقی) معمولا از جنس نرم و شامل راهکارهای سیاستی هستند که با هدف سازگاری سامانه تحت مدیریت با موجودی آب در سطوحی بالاتر از اختیار مدیران آب اعمال می شوند. حل مشکلات مدیریت منابع آب در حوزه آبخیز کارون به اعمال توامان راهکارهای تسکینی و تطبیقی نیاز دارد.

    کلیدواژگان: سازگاری، تغییر اقلیم، منابع آب، کهن الگوی سیستمی
  • زینب کریمی*، علی طالبی صفحات 61-75
    مقدمه

    زیرآبخیز اسکندری یکی از مهم ترین منابع اصلی تامین آب کشاورزی، شرب و صنعت در منطقه و استان اصفهان است. بنابراین، آگاهی و درک بهتر از مشکلات موجود در این زیرآبخیز می تواند راهگشای برنامه ریزی و مدیریت صحیح در این حوضه باشد. ضمن اینکه، تلاشی مضاعف در جذب تمام ذینفعان در مدیریت جامع این حوضه، امری ضروری است. در این راستا، پژوهش حاضر با هدف بررسی دلایل پیشرفت رواناب در بازه سال های 2011، 2021 و 2031 و ارائه راهکارهای مدیریتی با مشارکت ذینفعان برنامه ریزی شده است.

    مواد و روش ها

    ابتدا ارتفاع رواناب با استفاده از روش شماره منحنی برآورد شد. در این راستا، از تصاویر ماهواره ای Landsat 5 و 8 مربوط به سال 2011 و 2021 جهت تهیه نقشه کاربری اراضی زیرآبخیز اسکندری استفاده شد. هم چنین، پیش بینی تغییرات کاربری اراضی در آینده (2031) با استفاده از مدل مارکوف انجام پذیرفت. سپس برای تهیه نقشه شماره منحنی از تلفیق نقشه کاربری اراضی و گروه های هیدرولوژیک استفاده و سپس ارتفاع رواناب در سال های موردمطالعه برآورد گردید. در ادامه، با تشکیل کارگاه های مشارکتی، از ذینفعان خواسته شد ضمن مشورت با یکدیگر درخت مشکلات و اهداف را بر مبنای دلایل اصلی پیشرفت رواناب در حوضه ترسیم نمایند. سپس، بر اساس درخت اهداف فهرست اولیه راهکارهای پیشنهادی برای زیرآبخیز اسکندری ارائه شد. هم چنین، راهکارهای پیشنهادی از نظر کارشناسی مورد پالایش، طبقه بندی و اولویت بندی قرار گرفت. در ادامه، بر اساس اهداف پژوهش حاضر، مهم ترین شاخص های تاثیرگذار بر وضعیت کنونی زیرآبخیز اسکندری بر اساس نظرات کارشناسان و ذینفعان انتخاب شدند. سپس، به منظور مدل سازی برای انتخاب راهکارها و اولویت بندی آن ها از روش تصمیم گیری چند معیاره استفاده شد. بنابراین ابتدا پرسشنامه محقق به منظور امتیازدهی به راهکارهای منتخب با توجه به معیارهای ارزیابی بین ذینفعان توزیع شد. در نهایت، نتایج حاصل از امتیازدهی کارشناسان با استفاده از روش TOPSIS اولویت بندی شدند.

    نتایج و بحث:

     نتایج کاهش چشمگیر اراضی طبیعی را در منطقه نشان می دهد. به طوری که در سال 2031 مراتع با تاج پوشش خوب و متوسط کاملا نابود شده اند و مراتع با تاج پوشش ضعیف و زراعت آبی و دیم در منطقه غالب شده اند. هم چنین، بر اساس اطلاعات خاک شناسی 18/57 درصد سطح منطقه مربوط به گروه هیدرولوژیک B با توانایی تولید رواناب متوسط است. گروه های هیدرولوژیک C و D با 98/24 و 82/17 درصد به ترتیب در اولویت های بعدی قرار دارند. در ادامه، از تلفیق نقشه گروه هیدرولوژیک خاک حوضه با نقشه کاربری اراضی در نرم افزار GIS، نقشه CN دارای شماره منحنی 61 تا 96 به دست آمد. در نهایت، میانگین نفوذ در سال 2011، 2021 و 2031 به ترتیب 15/79، 82/62 و 12/55 میلی متر و میانگین رواناب در سال 2011، 2021 و 2031 به ترتیب 99/10، 15/13 و 38/13 میلی متر به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده، مقدار تلفات با گذشت زمان کاهش و مقدار رواناب افزایش می یابد. با توجه به نتایج، اراضی مسکونی و رخنمون سنگی بیش ترین میزان تولید رواناب یعنی 38/34 میلی متر و مرتع با تاج پوشش خوب (33/0) کم ترین میزان رواناب را به خود اختصاص داده اند. در ادامه با تشکیل کارگاه های مشارکتی؛ بر اساس نظرات و هم فکری ذینفعان و کارشناسان، یکی از دلایل اصلی پیشرفت رواناب در منطقه را کشاورزی غیراصولی عنوان کردند. در واقع، به دلیل کم آبی، درآمد ناکافی، عدم وجود قوانین و نظارت در منطقه؛ آبخیزنشینان به تغییر کاربری اراضی و کشت در اراضی کم بازه به صورت غیراصولی می پردازند. هم چنین، با توجه به اهداف پژوهش 11 راهکار مدیریتی و 12 شاخص موثر (بخش اقتصادی- اجتماعی و محیطی) در وضعیت کنونی حوضه به دست آمد. نتایج حاصل از اولویت بندی بر اساس روش TOPSIS نشان داد که راهکار ایجاد زراعت پوششی بیش ترین اولویت را به خود اختصاص داده است.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش سعی شده است به منظور جلوگیری یا کاهش پیشرفت رواناب در منطقه موردمطالعه راهکارهای مدیریتی بر اساس ترجیحات و مشارکت ذینفعان ارائه شود. بنابراین، به منظور جلوگیری از پیشرفت رواناب در منطقه ایجاد نهادهای مطابق با وضعیت حوضه در خصوص الگوهای کشت و کشاورزی حفاظتی و یکپارچه سازی همکاری های نهادها و سازمان های زیربط پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: درخت اهداف، زیرآبخیز اسکندری، روش TOPSIS، ذینفعان، شماره منحنی
  • مهدی حیات زاده*، وحید موسوی، اسماعیل سهیلی صفحات 76-90
    مقدمه

    مطالعه فرسایش و رسوب یکی از پارامترهای اصلی و جزء تفکیک ناپذیر مطالعات آبخیزداری یک حوزه آبخیز به شمار می رود. روش های جلوگیری از پدیده فرسایش و رسوب، پیکره برنامه ریزی مدیریت حوزه آبخیز را تشکیل می دهد. از طرفی عدم وجود آمار دقیق از مقدار فرسایش و رسوب، استفاده از مدل های برآورد فرسایش و رسوب را اجتناب ناپذیر می کند. چنین مدل هایی اغلب منطقه ای بوده و در سایر مناطق می تواند بازه عدم قطعیت زیادی داشته باشد. یکی از دستاوردهای مهم مدل سازی فارغ از نوع آن، کمک به تحلیل فرایندهای طبیعی در حوزه آبخیز است. از طرفی آگاهی از فرایندهای فرسایش و رسوب در یک منطقه می تواند گام موثری در مدیریت، برنامه ریزی و اولویت بندی منابع موجود باشد. به طورکلی در این تحقیق سعی شده تا با آنالیز حساسیت مدل تجربی پسیاک اصلاح شده (مدل برآورد فرسایش و رسوب) نسبت به پارامترهای به کاررفته در آن، حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامترهای آن ها شناسایی و تاثیر آن ها بر رسوب دهی مشخص شود. از طرفی با مشخص شدن پارامترهای زمینی و جوی تاثیرگذار می توان به اولویت بندی میزان اثر گذاری آن ها بر میزان رسوب دهی آبی منطقه اقدام نمود.

    مواد و روش ها

    آنالیز حساسیت روشی است که به وسیله آن، اثر تغییر ضرایب پارامترهای موجود در مدل ها را بر خروجی مدل می توان بررسی نمود و نیز روابط بین متغیرهای مدل با یکدیگر را تعیین و پارامترهای موثر بر خروجی مدل را اولویت بندی کرد. آنالیز حساسیت را می توان در مرحله واسنجی مورد استفاده قرار داد، به گونه ای که موجب دقت نتایج و صرفه جویی در وقت و هزینه گردد. بدین منظور با استفاده از استاندارد نمودن پارامترهای 9 گانه مدل، میزان رسوب دهی از طریق تغییر مقادیر هر یک از پارامترها بین حد پایین و بالای آن برآورد گردید و پارامتر دیگر (یا پارامترهای دیگر) در میانگین خود ثابت و با هر تغییر، دبی رسوب محاسبه گردید.

    نتایج و بحث: 

    در تحلیل نتایج، میزان شیب منحنی های استانداردشده پارامترهای مختلف نسبت به متغیر وابسته (رسوب ویژه) در نظر گرفته می شود؛ به طوری که هر قسمت از منحنی که تغییرات شیب بیشتری داشته باشد، حاکی از آن است که مدل نسبت به تغییرات جزئی آن پارامتر در آن بازه حساس تر است. نتایج حاصل از این آنالیز حساسیت حاکی از تاثیرگذاری بالای فاکتور شیب و حجم رواناب در رسوب دهی است؛ به طوری که تاثیر مقادیر پارامتر شیب تا حدود شیب 15 درصد در خروجی مدل از دیگر پارامترها کمتر ماست، از طرفی با بالا رفتن مقدار شیب وضعیت تغییر کرده به طوری که می توان گفت شیب های بالا (بیش از 15 درصد)، بیشترین تاثیر را در میزان رسوب تولیدی حوزه آبخیز دارند. تاثیر عامل رواناب نیز به یک باره در مقادیر دبی های بالا شیب تندی به خود گرفته است.

    نتیجه گیری

    پس از تفسیر و مطالعه گراف های حاصل از تغییرات رسوب ویژه و پارامترهای استانداردشده موثر بر مقدار خروجی، پارامترهایی که گراف هایی با بیشترین مقدار شیب را نشان دادند؛ به عنوان موثرترین پارامترهای تاثیرگذار بر رسوب دهی حوزه آبخیز انتخاب شدند. به عبارت دیگر، مدل نسبت به تغییرات جزئی در میزان دبی اوج ویژه در مقادیر بالاتر از 20 مترمکعب بر ثانیه در کیلومترمربع حساسیت بالایی را از خود نشان می دهد. لذا توجه به اقدامات مدیریتی در دامنه ها به صورت تلفیقی (بیومکانیکی) در جهت تعدیل شیب دامنه و کاهش حجم رواناب می تواند گامی موثر در جهت کاهش رسوب دهی حوزه آبخیز به شمار آید. این اقدام با توجه به ماهیت فیزیکی هر حوزه آبخیز می تواند در دامنه های منتهی به سرشاخه ها صورت پذیرد. لذا در تفسیر نتایج تحقیق حاضر می توان نقش فاکتورهای زمینی مثل شیب و به دنبال آن رواناب را در فرسایش پذیری و تولید رسوب در حوزه های آبخیز را بسیار بااهمیت دانست. البته لازم به ذکر است که پارامترهای اقلیمی به طور مستقیم و غیرمستقیم در میزان دبی اوج سیل تاثیرگذار بوده و نباید از اهمیت و تاثیرگذاری آن ها در سیل خیزی و به دنبال آن فرسایش پذیری حوزه آبخیز غافل شد.

    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، مدل پسیاک اصلاح شده، رسوب دهی، فرسایش آبی
|
  • Adel Soltani, Reza Ghazavi *, Siamak Dokhani Pages 1-15
    Introduction

    Water and soil resources are the most important factors in the production of energy needed for humans. In order to protect water and soil resources, different management methods are applied according to the conditions of each region. The participation of all watershed residents and changing their behavior will be one of the basic tools of any sustainable management plan. Since norms affect the participation and behavior of local communities; the purpose of this research is to investigate the norms affecting the participation and behavior of watershed residents in the implementation of water and soil protection projects.

    Materials and Methods

    This research was done by descriptive-analytical method. For this purpose, Benchele watershed in Ravansar city was selected as the study area. A questionnaire was used to collect field data. The statistical population of this research was all heads of households of watershed residents in this area, numbering 569 people. Among them, using Cochran's formula and matching with Morgan's table, 229 people were directly questioned by simple random method and completed the questionnaires. Spearman's correlation tests and stepwise regression were used to analyze the data. The focus of the questions was focused on three independent variables (legal norms, normative beliefs and participatory norms) and two dependent variables (participation and behavior of watershed residents). In the data analysis section, descriptive statistics (frequency, percentage, average, etc.) and inferential statistics (Spearman's correlation test and step-by-step regression) were used. Before performing the regression to check the collinearity test, the degree of collinearity of the independent variables was examined. Also, standardized beta values were used to determine the relative importance of each independent variable in the participation and behavior of watershed residents.

    Results and Discussion

    The mean ranking results of each of the items of legal norms affecting the participation and behavior of watershed residents in water and soil protection projects show that the items of "people who damage water and soil resources should be fined" and "existing laws are useful to convince people in the field of protecting water and soil resources" have the greatest and least impact on legal norms with the participation and behavior of watershed residents, respectively. The results of the mean ranking of each of the items of normative beliefs affecting the participation and behavior of watershed residents in water and soil protection projects show that the highest ranking average is related to "society expects me to take care of water resources" and do not destroy the soil" and the lowest rating is related to "experts expect me not to destroy the soil". The mean ranking results of each items of the participation norm effective on the participation and cooperative behavior of watershed residents in water and soil protection projects show that from their point of view, the item "voluntarily participates in the construction of sediment dams" and the statement "I am willing to pay for the implementation of water and soil protection projects", respectively, have the greatest and least impact on the participation and behavior of watershed residents in water and soil protection projects. The results of Spearman's test showed that all three independent variables of legal norms, normative beliefs, and participatory norms have a positive and significant relationship with the participation and behavior of watershed residents. Also, the regression results and beta values showed that, respectively, the indicators of legal norms, normative beliefs, and participatory norms had the highest priority in the participation and behavior of local communities.

    Conclusion

    The results showed that about 66% of watershed residents have moderate to low participation and cooperative behavior. The mean ranking results of each of the watershed residents' participation and their behavior to participate in water and soil protection projects show that the watershed residents' care of the projects after its completion, participation in the mortar dam construction project Mortar-cement dam has the greatest effect on their participation and cooperative behavior. Also, the items of participation in the construction of gabion dam project and the desire and intention of watershed residents towards water and soil protection had the least effect on the participation and behavior of watershed residents towards water and soil protection. In general, paying attention to the norms, beliefs, behaviors and attitudes of local communities should be on the agenda of managers and planners to pave the way to protect water and soil resources.

    Keywords: Regression, Watershed, norm, Cochran formula, Questionnaire
  • Fateme Farzanehpey, Abolfazl Ranjbar-Fordoe *, Hassan Khosravi, Sayed Hojat Mosavi Pages 16-29
    Introduction

    Dust storm is one of the desertification and land gegradation consequences especially in arid and hyper-arid regions of the world. Fine particles released from the Earth's surface can be released several kilometers and subsequently over long distances, sometimes even across continents. These particles play a key role in the Earth system by affecting the radiation balance as well as forest and ocean ecosystems. Weather is often considered as the main factor influencing the occurrence of dust storms. Dust storms have increased in recent years mainly due to continued droughts and global warming. Temperature is an important variable in climatilogy in terms of its direct effect on weather variables such as pressure, wind movement, cloud formation and precipitation. Based on previous studies, the increase in temperature along with the decrease in rainfall and the increase in wind speed provide the conditions for the creation of dust storms. In general, the review of the studies conducted in the field of evaluating dust changes and the effect of temperature parameters on it shows that it is possible to conduct these studies from different perspectives and methods. Therefore, it is necessary to find a comprehensive view on dust and factors affecting it by reviewing and evaluating the results of other studies so that the phenomenon can be controlled and managed. The number of dusty days in Khuzestan province is significant and has increased in recent years. The reason for that is its proximity to the great deserts of the neighboring countries. Therefore, this province is one of the challenging areas of the country in the field of dust management and control. The purpose of this study is to evaluate the trend of dust changes and the effect of temperature on this phenomenon. The results of this study help to better understand the phenomenon of dust in Khuzestan province.

    Materials and methods

    In this research, three data groups were used including the monthly average temperature of 13 meteorological stations in the study area, the monthly average land surface temperature (LST), and the monthly average aerosol optical depth (AOD). First, the trend of dust changes was evaluated using the Mann-Kendall test. Then, the relationship between temperature parameters and dust was investigated using the correlation between the AOD in a buffer of 5 km around the selected stationwith temperature parameters including monthly average temperature and average monthly LST in buffers of 5, 10 and 20 km around the selected station.

    Results and Discussion

    The evaluation of the average changes in the buffer of 5 km around the selected stations showed that in the months of February, July, December and April, no increasing trend was observed in any of the stations and even in the month of April, there was a decreasing trend in two stations. The trend of AOD changes was increasing with a probability of more than 90% in the months of August, September and November in seven, March in five, October in four, January in three, May in two and June in one station. The correlation results of temperature parameters and AOD showed that a very strong correlation between average LST and AOD has occurred only in the three months of May, June and July in different buffers. There are the highest number of strong correlations in the months of May to August between temperature parameters and AOD. Also, the highest number of very weak correlations occurred in April, March, November, and December. The highest number of very weak and weak correlations are related to air temperature (85 and 47 numbers, respectively). This shows that LST is more important than temperature in evaluating changes in dust intensity in the study area.

    Conclusion

    According to the results of this research, it can be said that air temperature has a weak correlation with dust, and most of the strong and very strong correlations occurred with the average LST in different buffers, which shows that LST is more important than temperature in evaluating dust intensity changes in the study area. In general, evaluation and monitoring of dust changes can be effective in identifying new dust sources as well as evaluating wind erosion, dust control, and management activities. Therefore, it can be suggested that an online and up-to-date system based on remote sensing and artificial intelligence be designed and presented to evaluate and monitor dust changes. In this case, the management of the dust phenomenon in Iran will be more targeted and the dust sources can be identified faster. On the other hand, one should pay attention to the factors affecting these changes and evaluate their effect on dust.

    Keywords: Change trend, Correlation, Aerosol Optical Depth, Earth surface temperature, Man Kendall
  • Mohammad Fouladi Nasrabad, Mahdi Amirabadizadeh, Mehdi Dastourani * Pages 30-45
    Introduction

    Climate change has a significant impact on water resources and the environment, which is reflected in agriculture, society, and economy. The use of General Circulation Models (GCMs) with downscaling models is a method for assessing climate change. Considering the placement of South Khorasan Province and the city of Birjand in the arid region of Iran, population growth, industrial and mining development, and the pursuit of sustainable agriculture, it is essential to assess the effects of climate change on essential meteorological parameters. The objective of this study is to compare the performance of historical models NCEP and ECMWF in downscaling temperature parameters for the Birjand County and investigate the changes in this parameter until 2030 using the top model and the SSP245 scenario with the CanESM5 model.

    Materials and Methods

    In this research, to compare the performance of two GCMs, NCEP and ECMWF, in downscaling temperature parameters, daily temperature data from the Birjand synoptic station for the period from 1990 to 2021 were used as the baseline period. Additionally, to evaluate the performance of these two GCMs, the statistical downscaling model SDSM was utilized. To assess the performance of these two models, evaluation criteria such as NS, KGE, RMSE, and BR2 were employed.

    Results and Discussion

    To investigate and compare the performance of two GCMs, NCEP and ECMWF, daily average temperature data from the Birjand synoptic station were used from the January 1990 to the September 2021. The data from 1990 to the January 2008 were considered for calibration, and data from the January 2008 to the September 2015 were used for validation. Both NCEP and ECMWF models had 26 parameters, and for downscaling, the parameters with the highest correlation with observed temperature were selected among these 26 parameters using the R software and the HydroGof package. Additionally, evaluation criteria such as NS, RMSE, KGE, and BR2 were used to assess the models' performance in calibration and validation sections. The closeness of variance and mean values of time series generated by the NCEP and ECMWF models to the variance and mean values of observed time series in the entire simulation period was examined using F and T tests. The results of the calibration section showed that the two models, NCEP and ECMWF, exhibited similar performance since the values of evaluation criteria NS, RMSE, KGE, and BR2 for the ECMWF model were calculated as 0.69, 4.86, 0.85, and 0.7, respectively, and for the NCEP model, they were 0.70, 4.79, 0.85, and 0.7, respectively. Since box plots, mean values, and standard deviations have a high capability in deciding the degree of dispersion and similarity between two time series, box plots, mean values, and standard deviations of the generated time series and observed time series in the calibration and validation periods were used to assess the similarity and closeness of the time series. The results of the evaluation criteria in the validation section showed that the ECMWF model outperformed the NCEP model, with values of evaluation criteria NS, RMSE, KGE, and BR2 for the ECMWF model being calculated as 0.69, 4.9, 0.85, and 0.73, respectively, and for the NCEP model, 0.67, 5.3, 0.83, and 0.7, respectively. Overall, the results indicated that the ECMWF model had a better performance and was selected as the superior model. Therefore, to simulate and predict the average temperature parameter, the parameters mslp, P500, P5-f, P5-u, P850, and P8-u from the ECMWF model were used. Consequently, it is predicted that the average temperature will increase by approximately 3 degrees Celsius compared to the statistical baseline period in the next 8 years.

    Conclusion

    The results indicate that based on the evaluation criteria, the ECMWF model performs relatively better in estimating the average temperature of Birjand County compared to the NCEP model. Moreover, the analysis of box plots, mean values, and standard deviations of the generated time series in the calibration and validation sections showed that both models produced similar patterns of dispersion, minimum, maximum, and mean values compared to the observed time series. However, the ECMWF model exhibited relatively better performance in terms of mean and variance values of the generated data on a monthly basis in the calibration and validation periods. As a result, the ECMWF model was selected as the superior model for simulating and predicting the average temperature of Birjand County for the years 2022 to 2030 under the SSP245 emission scenario using the CanESM5 model. The predicted results indicate that the average temperature of Birjand County is expected to increase by approximately 3 degrees Celsius compared to the statistical baseline period.

    Keywords: Climate change, Downscaling, SDSM model, Sixth Climate Model Intercomparison Project (CMIP6)
  • Payam Amouzegari, Arash Malekian *, Khaled Ahmadaali, Mehdi Ghorbani, Seyed Hamzeh Safavi Homami Pages 46-60
    Introduction

    The growing global population and increasing demands have significantly intensified the pressure on natural resources and created inherent instability in watershed ecosystems and the complex ecological processes essential for habitat preservation, biodiversity conservation, erosion mitigation, soil formation, water retention, environmental stability, and cultural fulfillment have encountered disruptions. The inter-connected adaptability challenges within human-natural systems, intensified by climate change, bring more uncertainty that complicates the planning and management of ecosystem services in the watersheds. This uncertainty often results in flawed decision-making in water resources utilization and environmental management, contributing to instability and a shift toward critical thresholds in watersheds. This study adopts a systemic approach to analyze the Karoun Basin as a dynamic human-nature system, exploring five systemic analysis patterns and their impacts on water resource management paradigm.

    Materials and methods

    The research progresses through three crucial steps. Firstly, the current status of the Karoun Basin is outlined based on extensive literature studies, characterizing the water system as a complex, adaptive entity. Secondly, leveraging a diverse range of research literature, five recognized structures in dynamic system analysis are explored. These structures offer a detailed understanding of the interconnectedness of human-nature systems, providing insights into the impact of human behavior on water resources management in the Karoun Basin. In the final step, using a systemic thinking approach, the study explores the occurrence of extreme events. This approach enhances the understanding of how extreme events interact with human activities, influencing the sustainability of the Karoun Basin.

    Results and Discussion

    The outcomes highlight the inherent risk of a linear approach to water resource management in the Karoun Basin, which is because of the lack of systemic thinking. This approach disrupts various relationships within the water system, leading to instability and worsening extreme events such as floods, droughts, and water disputes. The systemic investigation reveals recurrent behaviors that align with recognized structures in dynamic systems analysis, referred to as ancient patterns. Understanding and addressing these patterns are crucial for achieving sustainability and ensuring the continuous provision of ecosystem services.

    Conclusion

    Depending solely on short-term solutions, without considering long-term consequences in water resource management worsens water scarcity issues and intensifies social conflicts within watershed units. Solutions for Karoun Basin can be categorized into mitigating (hard) and adaptive (soft) scenarios. Mitigating measures address immediate needs, including advanced water storage and distribution infrastructure, while adaptive solutions incorporating policy measures are crucial for aligning the managed system with fluctuating water availability levels. A comprehensive resolution requires the simultaneous implementation of both strategies, recognizing the interconnected nature of human-nature systems and embracing sustainability principles.

    Keywords: Adaptation, Climate change, water resources, System Archetypes
  • Zeinab Karimi *, Ali Talebi Pages 61-75
    Introduction

    Eskandari sub-watershed is one of the most important water supply sources for agriculture, drinking and industry in Isfahan region and province. Therefore, better understanding of the problems within this watershed is crucial for planning and proper management. Moreover, a concerted effort to engage all stakeholders in the integrated management of this watershed is necessary. This research aims to investigate the reasons for the increase of runoff in the years 2011, 2021, and 2031, providing management solutions with the active participation of stakeholders.

    Materials and methods

    First, the height of the runoff was estimated using the curve number method. In this regard, Landsat 5 and 8 satellite images from 2011 and 2021 were used to prepare a land-use map of the Eskandari sub-watershed. Additionally, the prediction of land-use changes in the future (2031) was done using the Markov model. To prepare the curve number map, the combination of the land-use map and hydrological groups was used, and then the runoff height was estimated in the studied years. Following this, through collaborative workshops, stakeholders were asked to create a problems and objectives tree based on the main reasons for the runoff progress in the watershed, consulting with each other. Subsequently, based on the objective tree, the initial list of proposed solutions for the Eskandari sub-watershed was presented. The proposed solutions were then refined, classified, and prioritized by experts. Continuing with the goals of the current research, the most important indicators affecting the current situation of the Eskandari sub-watershed were selected based on the opinions of experts and stakeholders. To model, the multi-criteria decision-making method was used to select solutions and prioritize them. Therefore, initially, the researcher's questionnaire was distributed among stakeholders for scoring the selected solutions according to the assessment criteria. Finally, the results obtained from experts' scoring were prioritized using the TOPSIS method.

    Results and Discussion

    The results reveal a significant reduction in natural lands in the region. Consequently, by 2031, rangelands with good and mediocre cover have been completely destroyed, while those with poor cover, irrigation, and rainfed agriculture dominate the region. Based on soil science information, 57.18% of the area is related to hydrological group B with a medium runoff production capacity. Hydrological groups C and D, with percentages of 24.98 and 17.82, respectively, are the next priorities. Following this, by combining the hydrological group map of the watershed with the land-use map in GIS environment, the CN map with curve numbers ranging from 61 to 96 was obtained. Finally, the average infiltration in 2011, 2021, and 2031 was 79.15, 62.82, and 55.12 mm, respectively, while the average runoff in those years was 10.99, 13.15, and 13.38 mm, respectively. According to the results, the losses decrease over time, while the runoff increases. Residential lands and rocky outcrops have the highest amount of runoff production, i.e. 34.38 mm, whereas rangeland with good cover (0.33) has the lowest amount of runoff. In subsequent collaborative workshops, based on the opinions and consensus of stakeholders and experts, improper agriculture was identified as one of the main reasons for increase of runoff in the studied area. Due to a lack of water, insufficient income, and a lack of laws and supervision in the region, watershed farmers and residents are changing land use and cultivating low-yielding lands in an unprincipled manner. Also, in line with the research goals, 11 management solutions and 12 effective indicators (economic, social, and environmental sectors) were identified for the current situation of the watershed. The prioritization results based on the TOPSIS method showed that the solution of creating cover farming to increase surface coverage has been assigned the highest priority.

    Conclusion

    In this research, efforts have been made to address and mitigate the runoff in the study area. Management solutions have been presented based on the preferences and participation of stakeholders. Therefore, to prevent further runoff in the region, it is suggested to establish institutions tailored to the watershed's situation, considering patterns of cultivation and conservation agriculture, and integrating the cooperation of subordinate institutions and organizations.

    Keywords: Objectives tree, Eskandari sub-watershed, Topsis Method, stakeholders, Curve number
  • Mehdi Hayatzadeh *, Vahid Moosavi, Esmaeil Soheili Pages 76-90
    Introduction

    The study of erosion and sedimentation is a crucial aspect and an integral part of watershed studies in a basin. The methods employed to prevent erosion and sedimentation play a significant role in basin management planning. However, due to the lack of accurate statistics on erosion and sediment amounts, it becomes necessary to utilize estimation models for assessing erosion and sedimentation. These models are often region-specific and may have a wide range of uncertainty in different areas. One notable benefit of modeling, regardless of its type, is its ability to analyze natural processes within the basin. On the other hand, understanding erosion and sedimentation processes in a region can be an effective step in managing, planning, and prioritizing available resources. In this research, the aim was to determine the sensitivity of the MPSIAC model to the relationships among its parameters. Additionally, the goal was to assess the model's sensitivity to changes in these parameters and their impact on sedimentation. By identifying the influential ground and atmospheric parameters, it becomes possible to prioritize their effect on water sedimentation in the region.

    Materials and methods

    Through the sensitivity analysis of the model, it is possible to identify the flexibility of the model to the changes of its various parameters. It is also possible to determine the relationships between model variables and prioritize the parameters affecting the model output. Sensitivity analysis can be used in the calibration stage, in such a way that results are accurate, and time and cost are saved. In this study, to analyze the sensitivity of the MPSIAC model, first, the nine parameters of the model were examined. Then, according to the arrangement of different parameters in the structure of this model, the parameters were numbered from X1 to X9. Then, the score range of each parameter was entered in its calculation table according to the modified model of PSIAC. In this step, the average of each parameter was calculated according to its upper and lower limits. To achieve this, the nine parameters of the model were standardized, and the sedimentation rate was estimated by varying each parameter within its lower and upper limits while keeping the other parameter(s) fixed at their averages. With each change, the sediment discharge was calculated.

    Results and Discussion

    In the analysis of the results, the slope of the curves of the standardized parameters relative to the dependent variable (specific sediment) is considered. So that, any part of the curve that has more slope changes means that the model is more sensitive to minor changes in that parameter in that interval. In this study, the results of this sensitivity analysis reveal that the slope factor and runoff volume have a considerable influence on sediment yield. For slopes up to approximately 15%, the slope parameter has a relatively smaller impact compared to other parameters. However, as the slope value increases, its effect becomes more pronounced, indicating that high slopes (greater than 15%) have the greatest impact on sedimentation. The runoff factor exhibits a sudden increase in sensitivity at higher flow rates.

    Conclusion

    In examining the effect of different parameters on the model performance, the parameters that had the largest slope of changes can be considered as the most effective parameters in sedimentation of the basin. In other words, the model demonstrates high sensitivity to slight changes in specific peak discharge values above 20 m³/s/km2. Therefore, implementing integrated (biomechanical) management measures to control slope steepness and reduce runoff volume can be an effective strategy for mitigating sedimentation. Therefore, based on the results, the role of land factors is very important, such as slope and then runoff, in the erodibility and sediment production in basins. Of course, it should be noted that climatic parameters directly and indirectly affect the amount of peak flood discharge and should not be neglected for their importance and influence in flooding and subsequently the erodibility of the watershed.

    Keywords: Sensitivity analysis, MPSIAC model, Sediment yield, water erosion