کاربرد چارچوب سلسله‌مراتبی چند مقیاسی برای تفکیک واحدهای مکانی آبخیزها (مطالعه موردی:آبخیز تیل آباد_استان گلستان)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری/ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی تهران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: برای توصیف و ارزیابی تمام پیچیدگی‎ها و همچنین تدوین برنامه‌های مدیریتی اکوسیستم‎های رودخانه‎ای ضرورت دارد تمامی مؤلفه‌ها در مقیاس‌های مکانی و زمانی مختلف مورد بررسی قرار گیرند. در این خصوص چارچوب سلسله‌مراتبی- چند مقیاسی با رویکرد انعطاف‌پذیر، فرآیند محور و قابل توسعه در طی پروژه " بازسازی رودخانه‎ها برای مدیریت موثر حوضه" ( (REFORM، ارائه شده است که به متخصصان و مدیران حوضه رودخانه‌ای کمک ‌کند تا با جزییات بیشتر فرآیندها، عوامل و محرک‌های اساسی هیدروموفولوژیکی را شناسایی و ویژگی‎های آن‌ها را در هر مقیاس تشریح نمایند. به‌طورکلی چارچوب ارزیابی هیدرومورفولوژیکی و چرخه برنامه مدیریت در حوضه‎های رودخانه‌ای شامل چهار مرحله اصلی: 1) مرزبندی و توصیف خصوصیات واحدهای مکانی 2) ارزیابی وضعیت هیدرومورفولوژیکی گذشته تاکنون و گرایش آینده 3) شناسایی و اولویت‌بندی فشارها 4) تدوین برنامه مدیریتی و پیاده‌سازی اقدامات ساماندهی و احیا است. مقاله حاضر به معرفی و کاربرد اولین مرحله چارچوب مذکور در حوزه آبخیز تیل‌آباد (استان گلستان-شمال ایران) پرداخته است.تفکیک واحدهای مکانی مختلف حوزه مورد مطالعه به صورت سلسله‌مراتبی این امکان را فراهم می کند که در ابتدا واحدهای مکانی همگن از ناحیه تا واحدهای ژئومورفیک را شناسایی و سپس ارتباط مکانی و فرآیندهای هیدرومورفولوژیکی بین آنها را شناسایی نمود. همچنین این امکان فراهم می‌شود که اثرات هیدرومورفولوژیکی ناشی از هر فشار طبیعی و انسانی را شناسایی و روند اثرات آنها به طور سلسله مراتبی در مقیاس های مکانی مختلف بخصوص در واحد مکانی بازه ردیابی نمود.
مواد و روش: تکنیک سنجش از راه دور و GIS به همراه چند سری پیمایش میدانی تکمیلی و همچنین برخی از آمار و اطلاعات از جمله هیدرولوژی، آب و هوا، توپوگرافی، زمین‌شناسی و کاربری اراضی، ویژگی‌های مورفولوژیکی دره، آبراهه و دشت سیلابی جهت تفکیک حوزه آبخیز به واحدهای مکانی شامل: نواحی جغرافیایی، آبخیز، سیمای منظر، واحد بخش رودخانه و واحد مکانی بازه مورد استفاده قرار گرفتند. ناحیه‏های جغرافیایی از طریق سایت اینترنتی ناحیه‌های جغرافیایی جهان و با انطباق آن با نقشه ناحیه ها موجود در سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور به دست آمد. همچنین با استفاده از نقشه پوشش گیاهی، نقشه پهنه بندی بارش سالانه در طی دوره آماری و تصاویر گوگل ارث حدود مرز آنها کنترل گردید. مرز حوزه آبخیز تیل‌آباد با استفاده از اطلاعات توپوگرافی، لایه رقومی ارتفاعی (DEM)، شبکه رودخانه و لایه نقطه‌ای خروجی حوضه از طریق ابزار GIS ترسیم گردید. واحدهای سیمای منظر بر اساس عوامل توپوگرافی، زمین‌شناسی، پوشش گیاهی و کاربری اراضی که به عنوان کنترل‌کننده اصلی فرآیندهای هیدرومورفولوژی هستند بدست آمد. سپس رودخانه تیل‌آباد بر مبنای تغییرات عمده در شیب دره، الحاق سرشاخه‌های اصلی به رودخانه و شاخص درجه محدودیت در تغییرپذیری عرضی رودخانه توسط دامنه دره به چند واحد مکانی بخش تفکیک گردید. واحدهای مکانی بخش بر مبنای ویژگی‌های مورفولوژی و الگوی آبراهه، تغییرات شیب و قطر رسوبات بستر، تغییرات دبی و بار رسوب ناشی از اتصال شاخه‌های فرعی، نوع و شاخص محدودیت عرضی رودخانه و وجود موانع ناپیوسته مانند پل و بندهای اصلاحی که اختلال در تداوم طولی انتقال آب و رسوب ایجاد می‌کنند به چندین واحد مکانی بازه تفکیک شدند.
یافته ها: بر اساس چارچوب مذکور، واحدهای مکانی در حوضه مورد مطالعه به طور سلسله مراتبی شامل دو واحد ناحیه جغرافیای زیستی، یک واحد آبخیز، چهار واحد سیمای منظر، هشت واحد بخش رودخانه و 26 بازه رودخانه‎ای می‌باشد.
نتیجه گیری: بر اساس نتایج این تحقیق به عنوان اولین مرحله چارچوب مذکور این امکان فراهم شد که با تعیین ساختار سلسه مراتبی واحدهای مکانی مختلف حوزه آبخیز تیل‎آباد، حدود انواع واحدهای مکانی را مشخص و ارتباط مکانی و ویژگی‌های ساختاری بین آن‌ها را نمایش داده شود.. شایان ذکر است

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Application of a hierarchical multi-scale framework to delineating spatial units of watersheds (Case study: theTil-abad Watershed, Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Khosravi 1
  • Amir Sadoddin 2
  • Majid Ownegh 2
  • Abdolreza Bahremand 2
  • Hossein Mostafavi 3
1 Ph.D. Student of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
2 Associate Professor, Department of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
3 Associate Professor, Department of Biodiversity and Ecosystem Management, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: To characterize and to assess all the complexities and to develop river ecosystem management plans, it is needed that all components at different spatial and temporal scales to be considered. In this regard, a hierarchical multi­scale framework has been applied as a flexible, open­ended approach to conduct hydro-morphological assessment and also to support river basin managers through exploring the causes of hydro-morphological management problems and devising sustainable solutions. The framework has been suggested by REFORM Project (REstoringrivers FOR effective catchment Management). Generally, the hydro-morphological assessment framework and management plan cycle in river basins consists of four main steps as: 1) Delineation and characterization of spatial units; (2) Hydro-morphological assessment of past, current and future trends; 3) Identification and prioritization of pressures and 4) Developing management plan and implementing measures for restoration and rehabilitation. Based on the interim results of an ongoing PhD research program, this paper focuses on the first step in the framework for the Til-abad Watershed in Golestan Province, North of Iran.
Materials and methods: Remote sensing techniques and the GIS environment complemented by a series of field surveys, and some data and information on hydrology, climate, topography, geology and land cover, valley characteristics, and channel and floodplain morphology were utilized to divide the river system into internally consistent spatial units including bio-geographical regions, catchments, landscapes, river segments, river reaches and geomorphic units.
Results: Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units.
Conclusion: The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices.
Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units.
The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydro-morphology
  • River management
  • landscape unit
  • Reach unit
  • REFORM Project

مراجع

1.Alizadeh, A. 2006. Priciples applied hydrology, Ferdowsi University of Mashhad, 19th editin. (In Persian, 283)
2.Bizzi, S., Blamauer, B., Braca, G., Bussettini, M., Camenen, B., Comiti, F., Demarchi, L., García De Jalón, D., González Del Tánago, M., Grabowski, R.C., Gurnell, M., Habersack, H., Lastoria, B., Latapie, A., Martínez-Fernández, V., Mountford, J.O., Nardi, L., O’Hare, M.T., Percopo, C., Rinaldi, M., Surian, N., Weissteiner, C., and Ziliani, L. 2014. Thematic Annexes of
the Multi-scale Hierarchical Framework. D2.1 Part 2. of REFORM (REstoring rivers FOR effective catchment Management), a Collaborative project (large-scale integrating project) funded by the European Commission within thev 7th Framework Programme under Grant Agreement 282656.
3.Blamauer, B., Camenen, B., Grabowski, R.C., Gunn, I.D.M., Gurnell, A.M., Habersack, H., Latapie, A., O’Hare,
M.T., Palma, M., Surian, N., and Ziliani, L. 2014. Catchment Case Studies: Partial Applications of the Hierarchical Multi-scale Framework. REFORM Project, Deliverable 2.1 Part 4, of REFORM (REstoring rivers FOR effective catchment Management).
4.Blamauer, B., Belletti, B., García De Jalón, D., González Del Tánago, M., Grabowski, R., Gurnell, A.M., Habersack, H., Klösch, M., Marcinkowski, P., Martínez, V., Nardi, L., Okruszko, T., and Rinaldi, M. 2014. Catchment Case Studies: Full Applications of the Hierarchical Multi-scale Framework. Deliverable D2.1 Part 3, of REFORM (REstoring rivers FOR effective catchment Management).
5.Boon, P.J., and Raven, P.J. 2012. Front Matter, in River Conservation and Management, John Wiley & Sons,
Ltd, Chichester, UK. doi: 10.1002/ 9781119961819.fmatter.
6.Brierley, G.J., and Fryirs, K.A. 2005. Geomorphology and river management: applications of the river styles framework. Blackwell, Malden.
7.Frissell, C.A., Liss, W.J., Warren, C.E., and Hurley, M.D. 1986. A hierarchical framework for stream habitat classification: viewing streams in a watershed context. Environ Manage. 10: 199-214.
8.Findlay, S.J., and Taylor, M.P. 2006. Why rehabilitate urban river systems? Area. 38: 312-325.
9.Gurnell, A.M., Rinaldi, M., Belletti, B., Bizzi, S., Blamauer, B., Braca, G., Buijse, D., Bussettini, M., Camenen, B., Comiti, F., and Demarchi, L. 2016. A multi-scale hierarchical framework for developing understanding of river behaviour to support river management. Aquat Sci.78: 1-16.
10.Gurnell, A.M., Belletti, B., Bizzi, S., Blamauer, B., Braca, G., Buijse, A.D., Bussettini, M., Camenen, B., Comiti, F., Demarchi, L., Garcla De Jalon, D., González, Del Tánago M., Grabowski, R.C., Gunn, I.D.M., Habersack, H., Hendriks, D., Henshaw, A., Klosch, M., Lastoria, B.,  Latapie, A., Marcinkowski, P., Martinez-Fernández, V., Mosselman, E., Mountford, J.O., Nardi, L., Okruszko, T., O’Hare, M.T., Palma, M., Percopo, C., Rinaldi, M., Surian, N., Weissteiner, C., and Ziliani, L. 2015.A multi-scale hierarchical framework for developing understanding of river behaviour. Aquatic Sciences, DOI 10.1007/s00027-015-0424-5.
11.Gurnell, A.M., Bussettini, M., Camenen, B., González Del Tánago M., Grabowski, R.C., Hendriks, D., Henshaw, A., Latapie, A., Rinaldi, M., and Surian, N. 2014. A hierarchical multi-scale framework and indicators of hydromorphological processes and forms. Deliverable 2.1, of REFORM (REstoring rivers FOR effective catchment Management).
12.Gurnell, A.M., González Del Tánago M., Rinaldi, M., Grabowski, R.C., Henshaw, A., O’Hare, M.T., Belletti, B., and Buijse, A.D. 2015 Developmentand Application of a Multi-scale Process-Based Framework for the Hydromorphological Assessment of European Rivers. Engineering Geology for Society and Territory, 3: 399-342.
13.Habersack, H.M. 2000. The river- scaling concept (RSC): a basis for ecological assessments. Hydrobiologia 422: 423. 49-60.
14.Hosseinzadeh, M.M., and Ismaili, R. 2005. Investigation of the efficiencyof Rozgen classification (Case study:
the Babylonian and Talar rivers), Sarzamin Geographical Territory,2: 110-122. (In Persian)
15.Layeqi, P., and Karam, A. 2014. Geomorphologic classification of Jajroud River by Rosgen method, Quantitative Geomorphological Researches, 3: 130-143. (In Persian)
16.Ismaili, R., and Hosseinzadeh, M.M. 2015. Comparison of Rosgen method and the River Style Framework for Mountain Rivers, A Case Study of Northern Alborz, Lavich Watershed. J. Earth Sci. Res. 6: 64-79. (In Persian)
17.Johnson, B.H., and Padmanabhan, G. 2010. Regression estimates of design flows for ungaged sites using bankfull geometry and flashiness, Catena, 81: 117-125.
18.Mainstone C.P., and Holmes, N.T.H. 2010. Embedding a strategic approach to river restoration in operational management processes - experiences in England. Aquatic Conservation of Marine Freshwater Ecosystems.
19.Makhdoum, M.F. 2014. Fundamental of Landuse Planning, Tehran University, 289p.
20.Montgomery, D.R., and Buffington, J.M. 1997. Channel reach morphology in mountain drainage basins. Geol. Soc. Am. Bull. 109: 596-611.
21.Montgomery, D.R., and Buffington, J.M. 1998. Channel processes, classification and response potential. In: Naiman,
R.J., Bilby, R.E. (eds) River ecology and management. Springer-Verlag Inc., NewYork, Pp: 13-42.
22.Rinaldi, M., Surian, N., Comiti, F., and Bussettini, M. 2013. A method for the assessment and analysis of the hydromorphological condition of Italian streams: the morphological quality index (MQI). Geomorphology 180-181: 96-108.
23.Rinaldi, M., Gurnell, A.M., González Del Tánago, M., and Bussettini, M. 2015. Classification of river morphology and hydrology to support management and restoration. Aquatic Sciences.78: 17-33.
24.Roni, P., and Beechie, T. 2013. Stream and watershed restoration - A guide to restoring riverine processes and habitats. John Wiley & Sons, Ltd, 290p.
25.Rosgen, D. 1994. A classification of natural rivers. Wildland Hydrology, 157649 U.S. Highway 160, Pagosa Springs, CO 81147.
مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
دوره 26، شماره 6
بهمن و اسفند 1398
صفحه 1-29

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار