سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Comparison of Satellite and Ground-Based Precipitation Data for Drought Index Analysis in the Khorasan Razavi Province مقایسة داده‌های بارش ماهواره‌ای و زمینی برای تحلیل شاخص خشک‌سالی در استان خراسان رضوی 1 19 132005 10.22092/wmrj.2024.366564.1591 FA زهرا شیرمحمدی علی اکبرخانی گروه مهندسی آب، مجتمع آموزش عالی تربت‌جام، تربت جام، ایران Journal Article 2024 07 31 <strong>Introduction and Goal </strong><br />Drought is a complex natural hazard that can have significant impacts on socio-economic and environmental. Traditional methods of drought assessment often rely on ground-based precipitation measurements, which can be sparse and unevenly distributed, especially in underdeveloped regions. The Standardized Precipitation Index (SPI) is widely used for its assessing and monitoring drought, especially in arid regions. However, the reliability of SPI calculations heavily depends on the availability and accuracy of precipitation data. Satellite precipitation products (SPPs) offer an alternative by providing comprehensive coverage and consistent data over large areas, which is particularly useful in regions with limited ground-based observations.<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />Using four monthly SPPs-TRMM 3B43 (TRMM), GPM-IMERG v6 (GPM), PERSIANN-CDR (PERSIANN), and ERA5- available on the Google Earth search engine, the 12-month drought index was calculated. Then, this index was compared with the index calculated using long-term precipitation data from ground-based stations, both individually for each station and collectively at the provincial level in Khorasan Razavi, located in northeastern Iran. The selected stations include Quchan, Gonabad, Kashmar, Mashhad, Neyshabour, Sarakhs, Sabzevar, Golmakan, Torbat-e Jam and Torbat-e Heydarieh. The study period spans from 2000 to 2020, covering various climatic variations and drought events. To assess the performance of the satellite data, several statistical metrics were computed, including the correlation coefficient (CC), root mean square error (RMSE), relative bias (RBIAS), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), and estimation probability (POD). Using these criteria, the accuracy and reliability of satellite products in estimating drought indices can be evaluated within a robust framework.<strong> </strong><br /><strong>Results and Discussion</strong><br />The performance evaluation of the satellite products revealed varied results across different stations.  The performance of the TRMM product was better in Torbat-e Heydarieh, Quchan, Kashmar, Mashhad, and Neyshabour. This product exhibited a high correlation coefficient and low root mean square error values compared to ground-based data, indicating its reliability in these regions. The performance of the PERSIANN and GPM products was better in Golmakan and Sabzevar, respectively, and they showed better agreement with ground-based rainfall data at these stations.  The ERA5 product was found to be most effective in Torbat-e Jam, Gonabad, and Sarakhs, demonstrating a high degree of accuracy in these areas. The relative bias and mean error metrics also showed that overall, the satellite products provided accurate rainfall estimates with minimal systematic deviation from ground-based data. The NSE values, which which can be used to assess the predictive accuracy of models, were greater than 0.65 for the top-performing products, indicating their high efficiency in drought monitoring. The results of the point-by-point statistical analysis were better compared to the aggregated data at the provincial level. In the aggregated analysis, the highest correlation coefficient (CC=0.8), the highest Nash-Sutcliffe efficiency (NSC=0.55), the lowest root mean square error (RMSE=0.61), and the highest probability of detection (POD=0.70) were obtained from the TRMM satellite data. It seems that individual stations may provide different data compared to the entire province due to specific local conditions such as the presence of local water sources, specific vegetation cover, or human influences. Therefore, by aggregating the data at the provincial level, the impact of these local anomalies was amplified, and the resulting outcomes, due to reduced accuracy and increased influence of local anomalies, no longer accurately reflected the actual climatic conditions of the province. It can be concluded that the validation of the aforementioned satellite products in determining the 12-month drought index should be carried out locally.<br /><strong>Conclusion and Suggestions </strong><br />Based on the accuracy assessment of the 12-month SPI time scale, the performance of satellite-derived precipitation data in the studied areas was satisfactory. The results of separate statistical analyses of the data at each station were more accurate compared to the aggregated analysis of all stations. n particular, the accuracy of TRMM data for Torbat-e Heydarieh, Quchan, Mashhad, Neyshabour, and Kashmar stations; the GPM data for Sabzevar station; the ERA5 data for Torbat-e Jam, Sarakhs, and Gonabad stations; and the PERSIANN data for Golmakan station were suitable and can be used for water resources management and drought monitoring. It is suggested that, given the appropriate accuracy of satellite data, these data can be used as a valuable long-term dataset to investigate droughts in the studied areas of Khorasan Razavi Province. Because satellite data uses different data sources, each of these data may be affected by various environmental, geographical, and climatic factors. Therefore, due to local characteristics and inherent differences in the instructions used in each data, it was expected that performance would not be the same across all stations. Therefore, it is suggested to use large-scale satellite data, data analysis methods, local calibration, and uncertainty modeling in a combined manner to achieve an appropriate confidence factor for these data. مقدمه و هدف<br />خشک‌سالی یک خطر طبیعی پیچیده است که می‌تواند تأثیرات قابل‌توجهی بر جنبه‌های اجتماعی-اقتصادی و زیست‌محیطی داشته باشد. روش‌های سنتی ارزیابی خشک‌سالی اغلب به اندازه‌گیری‌های بارندگی زمینی متکی هستند که به‌ویژه در مناطق دورافتاده و توسعه‌نیافته پراکنده و توزیع مناسبی ندارند. شاخص بارش استانداردشده (SPI) به‌طور گسترده‌ای برای ارزیابی و پایش خشک‌سالی به‌ویژه در مناطق خشک استفاده می‌شود. با این‌حال، قابلیت اعتماد محاسبات SPI به‌شدت به دسترسی و دقت داده‌های بارندگی وابسته است. داده‌های  بارندگی ماهواره‌ای (SPPs) همراه با پوشش جامع و داده‌های پیوسته در مناطق گسترده و به‌ویژه در مناطقی با مشاهده‌های زمینی محدود، جایگزین مناسبی است.<br />مواد و روش‌ها<br />با استفاده از چهار داده میانگین ماهانة بارش، شامل: (TRMM) TRMM 3B43، (GPM) GPM-IMERGv6، PERSIANN-CDR(PERSIANN) و ERA5 موجود در موتور جستجوگر گوگل‌ارث، شاخص خشک‌سالی 12 ماهه محاسبه شد. سپس، این شاخص با شاخص محاسبه‌شده با استفاده از داده‌های بلندمدت بارش ایستگاه‌های زمینی در دورة آماری هر ایستگاه به‌شکل جداگانه و تجمیعی در سطح استان خراسان‌رضوی در شمال‌شرقی ایران مقایسه شد. ایستگاه‌های انتخاب‌شده شامل قوچان، گناباد، کاشمر، مشهد، نیشابور، سرخس، سبزوار، گلمکان، تربت‌جام و تربت‌حیدریه بودند. دورة پژوهش از سال 2000 تا 2019 بود و شامل تغییرات اقلیمی و رویداد‌های خشک‌سالی گوناگونی بود. برای ارزیابی عملکرد داده‌های ماهواره‌ای، چندین معیار ارزیابی عملکرد (ضریب همبستگی، ریشة میانگین مربعات خطا، بایاس نسبی، شاخص ناش-ساتکلیف و احتمال برآورد) محاسبه شد. با استفاده از این معیار‌ها می‌توان در چارچوب بسیارخوبی، دقت و قابلیت اطمینان داده‌های ماهواره‌ای را در برآورد شاخص خشک‌سالی ارزیابی کرد.<br />نتایج و بحث<br />ارزیابی عملکرد داده‌های ماهواره‌ای نتایج متفاوتی در ایستگاه‌های گوناگون نشان داد. عملکرد داده‌های TRMM در تربت‌حیدریه، قوچان، کاشمر، مشهد و نیشابور بهتر بود. این داده دارای ضریب همبستگی زیاد و اندازه‌های کم ریشة میانگین مربعات خطا با داده‌های زمینی بود که این موضوع نشانگر قابلیت اطمینان آن در این مناطق بود. عملکرد داده‌های PERSIANN و GPM به‌ترتیب در گلمکان و سبزوار بهتر بود و با داده‌های بارشی ایستگاه‌های زمینی تطابق بهتری را نشان دادند. بیشترین دقت در تربت‌جام، گناباد و سرخس مربوط به داده‌های ERA5 بود. نتایج معیار‌های بایاس نسبی و میانگین خطا نشان داد داده‌های ماهواره‌ای به‌طورکلی برآورد‌های دقیقی از بارش با کمترین انحراف سامانمند از داده‌های زمینی، ارائه دادند. اندازه‌های شاخص نش-ساتکلیف که می‌توان با استفاده از آن دقت پیش‌بینی مدل‌ها را اندازه‌گیری کرد، برای داده‌های برتر بیش از 0/65 بود که نشان‌دهندة کارایی زیاد این داده‌های در پایش خشک‌سالی بود. نتایج تحلیل‌های آماری داده‌های نقطه ‌به ‌نقطه در مقایسه با داده‌های تجمیعی در سطح استان بهتر بود. در تحلیل تجمیعی، بیشترین ضریب همبستگی (0/8CC=)، بیشترین شاخص نش-ساتکلیف (0/55 NSC=)، کمترین ریشة میانگین مربعات خطا (0/61RMSE=) و بیشترین احتمال برآورد (0/70POD=) از داده‌های ماهواره‌ای TRMM به‌دست آمد. به نظر می‌رسد ایستگاه‌های تکی ممکن است به‌دلیل شرایط خاص محلی مانند وجود منابع آب محلی، پوشش گیاهی ویژه یا دخالت‌های انسانی، داده‌هایی متفاوت از کل استان ارائه دهند. ازاین‌رو، با تجمیع داده‌ها در سطح استان، تأثیر این ناهنجاری‌های محلی افزایش یافت و نتایج به‌دست‌آمده به‌دلیل کاهش دقت نتایج و افزایش تأثیر ناهنجاری‌های محلی، به‌خوبی نمایانگر وضعیت واقعی اقلیمی استان نبود. می‌توان نتیجه گرفت که اعتبارسنجی داده‌های ماهواره‌ای نامبرده در تعیین شاخص خشک‌سالی 12 ماهه باید به‌شکل محلی انجام شود.<br />نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها<br />بر اساس ارزیابی دقت SPI در مقیاس‌های زمانی 12 ماهه، عملکرد داده‌های بارش به‌دست آمده از ماهواره در مناطق مطالعه‌شده خوب بود. نتایج تجزیه ‌و تحلیل‌های آماری جداگانة داده‌ها در هر ایستگاه در مقایسه با بررسی تجمیعی ایستگاه‌ها بهتر بود. به‌طور ویژه، دقت داده‌های TRMM برای ایستگاه‌های تربت‌حیدریه، قوچان، مشهد، نیشابور و کاشمر، داده‌های GPM برای ایستگاه سبزوار، داده‌های ERA5 برای ایستگاه‌های تربت‌جام، سرخس و گناباد و داده‌های PERSIANN برای ایستگاه گلمکان مناسب بودند و برای مدیریت منابع آب و پایش خشک‌سالی می‌توان از آنها بهره برد. پیشنهاد می‌شود، با توجه به‌دقت مناسب داده‌های ماهواره‌ای، این داده‌ها به‌عنوان یک مجموعه داده بلندمدت با ارزش برای بررسی خشک‌سالی‌ها در مناطق مطالعه‌شده استان خراسان‌رضوی به‌کار برده شوند. چونکه در داده‌های ماهواره‌ای از منابع متفاوتی از داده‌ها استفاده می‌شود و هرکدام از این داده‌ها ممکن است تحت تأثیر عامل‌های گوناگون محیطی، جغرافیایی، و اقلیمی باشند. ازاین‌رو، به‌دلیل ویژگی‌های محلی و تفاوت‌های ذاتی در دستورالعمل‌‌های استفاده‌شده در هر داده، نبود عملکرد یکسان در همه ایستگاه‌ها قابل پیش‌بینی بود. بنابراین پیشنهاد می‌شود از داده‌های ماهواره‌ای در مقیاس گسترده، از روش‌های تحلیل داده، واسنجی محلی، و مدل‌سازی نبودن قطعیت‌ها به‌شکل ترکیبی استفاده کرد تا بتوان به ضریب اطمینان مناسب برای این داده‌ها دست یافت. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_132005_d2f606e52afe4027e4b2f5313b90e942.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Socio-economic and environmental impacts assessment of the watershed plan of the Imamzadeh Jafar plain in the Gachsaran County ارزیابی اثرات اجتماعی- اقتصادی و زیست‌محیطی طرح آبخیزداری دشت امام‌زاده جعفر شهرستان گچساران 20 37 133164 10.22092/wmrj.2025.363070.1594 FA آیت اله کرمی استاد گروه مدیریت توسعه روستایی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران مصطفی احمدوند استاد گروه مدیریت توسعه روستایی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران فاطمه علی پناهیان دانشجوی دکتری توسعه کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران Journal Article 2024 09 23 <strong>Introduction and Goal </strong><br />The targeted watershed management activities serve as a comprehensive solution to reduce the negative impacts of floods and combat climate change, play a vital role in ensuring water security, improving livelihoods and the quality of life of communities. In the near future, these approaches can help improve the resilience of communities to environmental challenges and facilitate sustainable development. Also, climate change and increase in the intensity and frequency of floods directly affect food security, public health and social development. To reduce the impacts of these phenomena, it is necessary to study climate change and plan appropriately for watershed management and apply climate adaptation methods. And with proper groundwater recharge, it increases water security and agriculture. Improving ecosystem services through watershed management activities, on the one hand, ensures water resources and a healthy environment, and on the other hand, improves the sustainable economic and livelihood development of local communities. Additionally, Watershed management plays an important role in the management of water and soil resources and is very effective in sustainable rural development, and assessing its effects is essential. This study was conducted to investigate the socio-economic and environmental effects of the Imamzadeh-Jafar watershed management project from the perspective of the beneficiary villagers. The present research is applied in purpose, field-based in terms of variable control, and descriptive-analytical in nature. <br /><strong>Materials and Methods</strong><br />Data collection was conducted through a survey and a questionnaire was used to gather data. The statistical population of the study included farmers and ranchers from the villages of Naserabad, Mohajerin, and Imamzadeh Jafar in Gachsaran County, totaling 120 individuals. According to the Krejcie and Morgan table, a suitable sample size for this population is 90 people, chosen through simple random sampling. The data was analyzed using SPSS software. The Cronbach's alpha for social factors was 0.86, for economic factors was 0.87, and for environmental factors was 0.80. The components of the questionnaire consisted of personal characteristics, as well as economic, social, and environmental indicators. Additionally, the questionnaire was structured using a five-point Likert scale (1 = very low, 2 = low, 3 = moderate, 4 = high, and 5 = very high). To analyze the data, both descriptive and inferential methods were employed. In the descriptive method, after calculating the mean and standard deviation, the coefficient of variation was obtained, and the indicators for each factor were prioritized based on the coefficient of variation. Then, the correlation coefficient was used to determine relationships, a post-hoc test was employed to interpret the significance of mean differences among groups, and cluster analysis was utilized for grouping.<br /><strong>Results and Discussion</strong><br />According to the results of the follow-up test, there is no significant environmental difference between the villages of Mohajerin and Naserabad; But between Imamzadeh-Jaafar and Naserabad, as well as Imamzadeh-Jaafar and Mohajerin, a significant difference is observed at the level of one percent. In the analysis of social factors, there is no significant difference between the immigrants and Naserabad, but between Imamzadeh-Jaafar and both villages, a significant difference can be seen at the level of 0.99%. From the economic point of view, there is no significant difference between the villages of Mohajerin and Nasirabad, and between Imamzadeh-Jaafar and Mohajerin, but there is a significant difference between Imamzadeh-Jaafar and Naserabad at the level of one%. Finally, the correlation coefficient between cultivated area and economic factors is 0.39, which shows a significant but relatively weak relationship.<br /><strong>Conclusion and Suggestions</strong><br />Given the results from the follow-up tests (Dependent) and (Tamhane), Imamzadeh Jafar village is in a better environmental, social, and economic condition compared to the other two villages. Additionally, the status of Naserabad village was also better in all perspectives compared to Mohajerin village. Cluster analysis results indicate that overall, Imamzadeh Jafar village is better across all dimensions compared to the other two villages. Also, from an environmental perspective, Imamzadeh Jafar and Mohajerin have the best conditions. One of the most important aspects that any watershed management project should consider is its environmental impacts. As shown by the results of this study, the Imamzadeh Jafar watershed management project has been successful in addressing environmental issues. It is recommended that during various stages of planning and implementing watershed projects, the logical opinions and requests of watershed residents should be considered, and local community inputs should be used. Also, considering the increase in tourism following the project’s implementation, necessary funds for expanding or improving the region’s connectivity and amenities infrastructure should be increased. <strong>مقدمه و هدف </strong><br />فعالیت‌های هدفمند آبخیزداری به‌عنوان یک راهکار جامع برای کاهش اثرات منفی سیلاب‌ها و مبارزه با تغییرات اقلیمی، نقش بسیار حیاتی در تأمین امنیت آبی، بهبود معیشت و کیفیت زندگی جوامع دارند. در آینده‌ای نزدیک، این رویکردها می‌توانند به بهبود تاب‌آوری جوامع در برابر چالش‌های محیطی کمک کنند و توسعه پایدار را تسهیل سازند. همچنین، تغییر اقلیم و افزایش شدت و فراوانی سیلاب‌ها، به‌شکل مستقیم بر امنیت غذایی، بهداشت عمومی و توسعه اجتماعی تأثیرگذار است. برای کاهش اثرات این پدیده‌ها، به بررسی تغییرات آب­ و هوا و برنامه‌ریزی مناسب برای مدیریت آبخیزها و به‌کارگیری روش‌های سازگاری با اقلیم، نیاز است. و با تغذیة مناسب آب‌های زیرزمینی، سبب افزایش امنیت آبی و کشاورزی می‌‌شود. بهبود خدمات بوم‌سازگانی با انجام فعالیت‌های آبخیزداری، از یک سو، سبب تأمین منابع آب و محیط ‌زیست سالم می‌شود و از سوی دیگر، توسعة پایدار اقتصادی و معیشتی جوامع محلی را نیز بهبود می‌بخشد. همچنین آبخیزداری نقش مهمی در مدیریت منابع آب‌ و خاک دارد و در توسعه پایدار روستایی بسیار مؤثر است و ارزیابی اثرات آن ضروری است. این پژوهش، با هدف بررسی اثرات اجتماعی- اقتصادی و زیست‌محیطی طرح آبخیزداری امام‌زاده­ جعفر از دیدگاه روستاییان بهره‌دار، انجام‌ شد.<br /><strong>مواد و روش ها</strong><br />جامعة آماری این پژوهش کشاورزان و دامداران روستاهای ناصرآباد، امام‌زاده ­جعفر و مهاجرین شهرستان گچساران (در مجموع 120 نفر) بودند. بر اساس جدول کرجسی و مورگان، تعداد نمونه مناسب برای بررسی این جمعیت 90 نفر است که با شیوة نمونه‌گیری تصادفی ساده انتخاب شدند. برای تجزیه ‌و تحلیل اطلاعات از نرم‌افزار SPSS استفاده شد. آلفای عامل‌های اجتماعی 86، عامل‌های اقتصادی 87 و عامل‌های زیست‌محیطی 80 بود. اجزای پرسش‌نامه متشکل از ویژگی‌های فردی، گویه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی بود. همچنین، پرسش‌نامه در طیف لیکرت پنج‌ قسمتی (۱= بسیار‌کم، ۲= کم، ۳= متوسط، ۴=زیاد و ۵= بسیار‌زیاد) تنظیم شد. به‏منظور تجزیه ‌و تحلیل داده‌ها از روش‌های توصیفی و استنباطی استفاده شد. در روش توصیفی بعد از محاسبة میانگین و انحراف معیار، ضریب تغییرات به‌دست آمد و گویه‌های هر عامل بر اساس ضریب تغییرات اولویت‌بندی شد. سپس، از ضریب همبستگی برای تعیین رابطه‌ها، از آزمون تعقیبی برای تفسیر معناداری تفاوت میانگین میان گروه­ها و از تحلیل خوشه‌ای برای گروه‌بندی استفاده شد.<br /><strong>نتایج و بحث</strong><br />بر اساس نتایج آزمون تعقیبی از دیدگاه زیست‌محیطی تفاوت میان روستاهای مهاجرین و ناصرآباد معنادار نبود؛ اما تفاوت میان امام‌زاده­ جعفر و ناصرآباد و همچنین تفاوت میان امام‌زاده­ جعفر و مهاجرین، در سطح یک درصد معنادار بود. در تحلیل عامل‌های اجتماعی نیز، تفاوت میان مهاجرین و ناصرآباد معنادار نبود، اما تفاوت میان امام‌زاده­ جعفر با هر دو روستای دیگر در سطح 0/99 معنادار بود. از دیدگاه اقتصادی، تفاوت میان روستاهای مهاجرین و ناصرآباد و تفاوت میان امام‌زاده­ جعفر و مهاجرین معنادار نبود، ولی تفاوت میان امام‌زاده ­جعفر و ناصرآباد در سطح یک درصد معنادار بود. سرانجام، ضریب همبستگی میان سطح زیر کشت و عامل‌های اقتصادی 0/39 به‌دست آمد که بیانگر رابطة معنادار اما نسبتاً ضعیف بود.<br /><strong>نتیجه‌گیری و پیشنهادها</strong><br />بر اساس نتایج آزمون تعقیبی، وضعیت روستای امام‌زاده­ جعفر از دیدگاه زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی در مقایسه با دو روستای دیگر بهتر بود. همچنین، وضعیت روستای ناصرآباد نیز از همه دیدگاه‌ها در مقایسه با روستای مهاجرین بهتر بود. نتایج تحلیل خوشه‌بندی نشان داد که وضعیت روستای امام‌زاده­ جعفر از همه دیدگاه‌ها از دو روستای دیگر بهتر بود. همچنین، بهترین وضعیت زیست­محیطی مربوط به روستای امام‌زاده ­جعفر و مهاجرین بود. یکی از مهم‌ترین مسائل موجود در هر طرح آبخیزداری اثرات زیست‌محیطی آن است و باید به آن توجه شود. بر پایة نتایج این پژوهش، طرح آبخیزداری امام‌زاده­ جعفر از دیدگاه توجه به مسائل زیست­محیطی موفق بوده است. ازاین‌رو، پیشنهاد می‌شود، در مراحل مختلف پژوهش و اجرای طرح‌های آبخیزداری به دیدگاه‌ها و درخواست‌های منطقی آبخیزنشینان اهمیت‌داده شود تا بتوان در اجرای طرح از دیدگاه جوامع محلی استفاده کرد. همچنین، پیشنهاد می‌شود به‌دنبال افزایش گردشگر پس از اجرای طرح، بودجة لازم برای گسترش یا بهبود زیرساخت‌های ارتباطی و رفاهی منطقه افزایش یابد. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_133164_0ac4219d18685d43f545cfa45bd0f0c0.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Optimizing the Quantitative and Qualitative Groundwater Monitoring Network Using Statistical and MCDM Methods بهینه‌سازی شبکۀ پایش کمی و کیفی آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های آماری و MCDM 38 61 132540 10.22092/wmrj.2024.367105.1595 FA حمید غلامی استاد گروه مهندسی منابع‌طبیعی، دانشکدة کشاورزی و منابع‌طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران شهرام گلزاری دانشیار گروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران و دانشیار هستة پژوهشی یادگیری عمیق، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، هرمزگان، ایران علی اکبر محمدی فر پژوهشگر پسا دکتری گروه مهندسی منابع‌طبیعی، دانشکدة کشاورزی و منابع‌طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران حوریه زحمتکش کارشناس شرکت آب منطقه‌ای هرمزگان، بندرعباس، هرمزگان، ایران مریم زارع کارشناس شرکت آب منطقه‌ای هرمزگان، بندرعباس، هرمزگان، ایران Journal Article 2024 09 29 <strong>Introduction and Goal </strong><br />Groundwater plays a key role in supplying the requirements of the communities in various sectors such as drinking, industry and agriculture, etc. The important of this vital resource is even greater in arid and semi-arid regions that face decrease in precipitation. Because aquifers are considered as the main sources of water supply for communities in these areas. Also, due to their location, these resources in the coastal areas are impacting by climatic changes in the interaction of land and sea, and also, at the same time they are influencing by human activities. Therefore, understanding of the quantitative and qualitative characteristics of groundwater tables and their monitoring is necessary. Continuous monitoring of the groundwater network requires spending money, time, labor, and manpower, and optimizing the monitoring network can be a useful solution to reduce the aforementioned problems. Therefore, the research was conducted with the aim of optimization the groundwater monitoring network in the Gahkom Saadatabad plain, Hormozgan province, using statistical methods.<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />In this research, first, by reviewing sources, Ministry of Energy guidelines, and using the perspective of groundwater experts, 9 criteria (consisting of the mean ground water level, mean annual drop of ground water, hydraulic conductivity, density of exploitation wells, distance from the river, Geological formation, land-use, distance from the fault and distance from the spring) were selected. Then, using the Analytical Hierarchy (AHP) method, each of the criteria was weighted, and a map was prepared for each of them to carry out the location process. In this research, TOPSIS and WASPAS multi criteria decision making models were employed to implement the process of locating observed wells. Then, to evaluate the current monitoring network with location results, the Thyssen network for each aquifer was drawn. Also, the mean score of the location maps in each Thyssen polygon was obtained. For each well and each polygon, wells with the meam score of less than 0.3 were considered as unsuitable wells. Next, in order to ensure the accuracy of the selection of unsuitable wells, Pettitt’s homogeneity test and standard normality test were performed. In the next step, the principal component analysis (PCA) method was used to determine the relative importance of 40 wells in the region, and wells with low relative importance were eliminated. Then, the Kriging interpolation method was used to find out the standard error value due to the removal of the wells. Finally, clustering analysis was used to group wells with the similar characteristics.<br /><strong>Results and Discussion </strong><br />The results of the AHP showed that among the 9 criteria used in the research, the density of exploitation wells with a weight = 0.217 and the distance from the fault with a weight = 0.031 were ranked as first and last ranks, respectively. Comparison of multi-criteria decision-making models for the location process also indicated the same accuracy of both TOPSIS and WASPAS models. Therefore, the mean map of the two models was prepared and used to carry out the next steps of the research. Based on the results of the evaluation of the current monitoring network with the results of location (optimal network), 3 wells were identified as unsuitable wells. Also, based on the P value of the Petit test and the standard normal test, it was determined that all three wells were correctly selected as Heterogeneous wells. Based on the findings obtained from the PCA method 6 wells (numbers 8, 9, 15, 10, 32, and 37), were included in the group of wells with negative relative importance, and this wells were removed. The size of the standard error increased by 14% after removing the unimportant wells, and there was no significant difference. Therefore, based on the results of this study, less important wells can be removed from the monitoring network. Also, 40 wells located in the Gahkom Saadatabad plain was classified into 5 clusters.<br /><strong>Conclusion and Suggestions </strong><br />The main objective of this research was to optimize the groundwater monitoring network from a quantitative and qualitative perspective using statistical and MCDM models. The results revealed the high efficiency and accuracy of MCDM methods. Based on the results of the location map of observed wells generated by the mentioned models, the study area was classified into 5 groups from very low priority to very high priority. Therefore, watershed managers can use the findings of this study to develop a monitoring network and issue new permits to drill new wells in suitable and unsuitable locations. Also, considering the importance of water monitoring in coastal areas, it is recommended to use the mentioned methods for other plains of Hormozgan province. In order to compare different statistical, hydrological and data mining methods such as machine learning models, it is suggested to use them simultaneously in future studies. On the other hand, in future studies for construction of ground water monitoring network, it is also recommended to use other effective criteria such as economic analysis criteria and the cost of constructing the monitoring network, criteria of distance and proximity to the sea, and criteria of distance and proximity to communication routes. مقدمه و هدف<br />آب‌های زیرزمینی در تأمین نیازهای جوامع در بخش‌های گوناگون شرب، صنعت و کشاورزی و غیره نقش مهمی دارد. اهمیت این منابع حیاتی، در مناطق خشک و نیمه‌خشک که با کاهش نزولات جوی مواجه هستند، دوچندان است. زیرا، در این مناطق آبخوان‌ها به‌عنوان اصلی‌ترین منابع تأمین آب جوامع به‌شمار می‌آیند. همچنین، به‌دلیل موقعیت مکانی این منابع در مناطق ساحلی، با اثرات زمینی و تغییرات آب و هوایی دریایی مواجه هستند و هم‌زمان نیز تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی می‌باشند. ازاین‌رو، آگاهی از ویژگی‌های کمی و کیفی سفره‌های آب زیرزمینی و پایش آن‌ها موضوع بسیار ضروری تلقی می‌شود. پایش پیوستة شبکۀ آب زیرزمینی مستلزم صرف هزینه، وقت، کار و نیروی انسانی است و بهینه‌سازی شبکۀ پایش می‌تواند راهکار مفیدی برای کاهش مشکلات نامبرده باشد. بنابراین،  پژوهش با هدف بهینه‌سازی شبکۀ پایش آب زیرزمینی در دشت گهکم سعادت‌آباد استان هرمزگان با استفاده از روش‌های آماری اجرا شد.<br />مواد و روش‌ها<br />در این پژوهش ابتدا با استفاده از بررسی منابع، دستورالعمل‌های وزارت نیرو و استفاده از دیدگاه خبرگان آب زیرزمینی، 9 معیار (میانگین سالانۀ سطح آب زیرزمینی، میانگین سالانۀ افت آب زیرمینی، هدایت آبی، تراکم چاه‌های بهره‌برداری، فاصله از رود، سازند زمین‌شناسی، کاربری زمین‌، فاصله از گسل و فاصله از چشمه و قنات) انتخاب شدند. سپس، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، هر کدام از معیارها وزن‌دهی شدند و نقشۀ مربوط به هر یک از آن‌ها برای انجام فرایند مکان‌یابی تهیه شد. در این پژوهش، به‌منظور اجرای فرایند مکان‌یابی چاه‌های مشاهده‌ای از مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره TOPSIS و WASPAS استفاده شد. سپس، به منظور ارزیابی شبکۀ پایش کنونی با نتایج مکان‌یابی، شبکۀ تیسن مربوط به هر آبخوان رسم شد. همچنین، میانگین امتیاز نقشه‌های مکان‌یابی در هر پلیگون تیسن به‌دست آمد. برای هر چاه و هر پولیگون، چاه‌هایی که میانگین امتیاز کمتر از 0/3 داشتند، به‌عنوان چاه‌های نامناسب انتخاب شدند. سپس، به‌منظور اطمینان از صحت انتخاب چاه‌های نامناسب، آزمون همگنی پتیت و استاندارد بهنجارداده‌های آب زیرزمینی در چاه‌های نامناسب، اجرا شد. در گام بعد برای مشخص کردن اهمیت نسبی 40 چاه موجود در منطقه از روش تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) استفاده شد و چاه‌های با اهمیت نسبی کم، حذف شدند. سپس، برای آگاهی از اندازة خطای استاندارد ناشی از حذف چاه‌ها، از روش درون‌یابی کریجینگ استفاده شد. سرانجام، به‌منظور گروه‌بندی چاه‌ها با ویژگی‌های مشابه، عمل خوشه‌بندی آن‌ها انجام شد.<br />نتایج و بحث<br />نتایج وزن‌دهی معیارها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که از میان 9 معیار استفاده شده در پژوهش، معیار تراکم چاه‌های بهره‌برداری با وزن 0/217 و معیار فاصله از گسل با وزن 0/031 به‌ترتیب رتبۀ اول و آخر را به‌دست آورده‌اند. مقایسة مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره برای فرایند مکان‌یابی نیز بیانگر دقت یکسان هر دو مدل TOPSIS و WASPAS بود. ازاین‌رو، نقشۀ میانگین دو مدل تهیه شد و برای انجام گام‌های بعدی پژوهش استفاده شد. بر پایة نتایج ارزیابی شبکۀ پایش کنونی با نتایج مکان‌یابی (شبکۀ بهینه)، تعداد 3 چاه به‌عنوان چاه‌های نامناسب شناسایی شد. همچنین، بر اساس اندازة ارزش  P value مربوط به آزمون پتیت و آزمون استاندارد بهنجار، مشخص شد که هر سه چاه به‌عنوان چاه‌های ناهمگن به‌درستی انتخاب‌شده‌اند. بر اساس یافته‌های به‌دست‌آمده از روش PCA نیز تعداد 6 چاه (شمارة 8، 9، 15، 10، 32 و 37 ) در گروه چاه‌های با اهمیت نسبی منفی بودند که این تعداد چاه حذف شدند. اندازة خطای استاندارد پس از حذف چاه‌های کم اهمیت، 14% افزایش یافت و تفاوت محسوسی ایجاد نشد. ازاین‌رو، بر اساس نتایج این پژوهش، می‌توان چاه‌های کم اهمیت را از شبکۀ پایش حذف کرد. همچنین، 40 چاه موجود در دشت گهکم سعادت‌آباد درون 5 خوشه، طبقه‌بندی شدند.<br />نتیجه‌گیری و پیشنهادها<br />هدف اصلی این پژوهش، بهینه‌سازی شبکۀ پایش آب زیرزمینی از دیدگاه کمی و کیفی با استفاده از مدل‌های آماری و MCDM بود. نتایج بیانگر کارایی و دقت زیاد روش‌های MCDM بود. بر اساس نقشۀ مکان‌یابی تولیدشده به‌وسیلة مدل‌های نامبرده برای چاه‌های مشاهده‌ای، منطقۀ مطالعه‌شده در 5 گروه از اولویت بسیارکم تا اولویت بسیار زیاد طبقه‌بندی شد. ازاین‌رو، مدیران آبخیز می‌توانند از یافته‌های این پژوهش برای توسعۀ شبکۀ پایش و صدور مجوزهای جدید برای حفر چاه‌های جدید در مکان‌های مناسب و نامناسب استفاده کنند. همچنین، با توجه به اهمیت پایش آب در مناطق ساحلی، استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره برای دیگر دشت‌های استان هرمزگان، نیز پیشنهاد می‌شود. به‌منظور مقایسۀ روش‌های گوناگون آماری، آب‌شناختی و داده‌کاوی مانند مدل‌های یادگیری ماشینی، استفادۀ هم‌زمان از آن‌ها در پژوهش‌های آینده پیشنهاد می‌شود. از سوی دیگر، در پژوهش‌های آینده برای ساخت شبکۀ پایش آب زیرزمینی، استفاده از معیارهای مؤثر دیگری مانند معیارهای تحلیل اقتصادی و هزینۀ ساخت شبکۀ پایش، معیارهای فاصله و مجاورت با دریا و معیارهای فاصله و نزدیکی به مسیرهای ارتباطی نیز پیشنهاد می‌شود. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_132540_74f9eea358e18fe7e60c5752460927d1.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Evaluation and Prediction of Land Cover/Use Changes Using Automatic Cell-Artificial Neural Network (CA-ANN) Model in the Darab Plain of Fars Province ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات پوشش/کاربری زمین با استفاده از مدل سلول خودکار- شبکة عصبی مصنوعی (CA-ANN) در دشت داراب استان فارس 62 82 132030 10.22092/wmrj.2024.366754.1592 FA فاطمه عابدی دانش ‏آموختة دکتری، گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی ساری، ایران عطااله کاویان استاد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی ساری، ایران لیلا غلامی دانشیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی ساری، ایران وحید موسوی استادیار، گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران Journal Article 2024 08 20 <strong>Introduction and Goal </strong><br />The analysis of land use and land cover patterns plays a significant role in resource management and conservation planning, while providing a foundation for systematic approaches to environmental structures. Urban development has notably impacted land use and land cover. As a result, over half of the Earth's surface has undergone changes in recent years, with more than one-third of the land area dedicated to agricultural use. Given these substantial transformations, land use managers and experts have examined the hydrological impacts of land use changes. In this context, machine learning methods such as Artificial Neural Networks (ANN), Support Vector Machines (SVM), Random Forest (RF), Decision Trees (DT), and other models have received considerable attention for land use/land cover (LULC) classification. Planners and managers can utilize predicted LULC changes to promote sustainable land management and reduce adverse consequences. Consequently, detecting and predicting land use changes (LULC) driven by rapid urbanization can lead to disruptions in environmental sustainability. Population growth, economic development, and agricultural expansion are factors contributing to various changes in land covers, including vegetation and water. These persistent land use changes may result in environmental degradation. On the other hand, the intensity of these changes, in response to global population growth and increasing food demands, further emphasizes the need for precise research in this area. Therefore, this study aimed to observe land use changes in 2000, 2014, and 2024 in the Darab region. Additionally, the driving forces behind LULC changes were identified, and the Cellular Automata-Artificial Neural Network (CA-ANN) model was used to analyze predicted land use patterns and trends from 2034 to 2044.<br /><strong>Materials and Methods </strong><br />Land use classification of satellite images was performed using a pixel-based supervised classification approach in the Google Earth Engine environment. The Support Vector Machine (SVM) model was employed for land use classification. Following the analysis, the study area was categorized into five distinct land use classes: rangelands, barren lands, orchards, agricultural lands, and urban areas. Since modeling land use transitions and predicting future scenarios is essential for spatiotemporal change assessment, the Cellular Automata-Artificial Neural Network (CA-ANN) method was used to forecast land use changes. The MOLUSCE plugin in QGIS was applied to analyze spatiotemporal changes (2034–2044) and compute Land Use/Land Cover (LULC) transitions for generating change maps. A transition potential matrix was also created for the years 2000–2014 to produce a change map. The Multilayer Perceptron Neural Network (ANN-MLP) was utilized for transition potential modeling, with slope, aspect, elevation, and distance from roads, faults, and rivers serving as spatial input metrics. The ANN-MLP structure processed input data through hidden layers, with the output layer containing reclassified LULC categories.<br /><strong>Results and Discussion </strong><br />The LULC change maps (2000–2024) revealed a significant expansion of agricultural land in the region. Findings indicated that the natural ecosystems of the plain would face serious challenges due to increasing land use transitions. These changes stem from unsustainable exploitation of resources, driven by human activities such as urbanization, improper farming, excessive well-digging, and overuse of groundwater for irrigation, which may lead to soil erosion and desertification. Additionally, agricultural land conversion was accompanied by substantial changes in barren lands. The 2034–2044 prediction maps showed a continuous rise in agricultural land use, increasing from 65.455 km² (18.52%) in 2034 to 81.708 km² (28.81%) in 2044. The simulation accuracy was 82.43%, with a Kappa coefficient of 0.72. The study confirmed that physical and socio-economic factors significantly influenced landscape patterns. Geographical variables were selected for model calibration due to their strong correlation with LULC changes. Physical factors (e.g., terrain, climate) were the primary drivers of human activities, while socio-economic factors (e.g., population growth, GDP) also impacted LULC dynamics.<br /><strong>Conclusion and Suggestions </strong><br />LULC pattern changes negatively affect groundwater quality and threaten food security. The SVM model proved effective for precise land cover monitoring. The study highlights that any land use modifications must follow scientific, data-driven planning, incorporating remote sensing and GIS technologies to prevent irreversible environmental damage (e.g., groundwater depletion, desertification, land subsidence) in Darab Plain. The projected LULC maps should serve as a guideline for land-use planners and policymakers to regulate agricultural expansion, urbanization, and orchard development. The decline in barren lands in simulated maps reflects rapid population growth, rising demand, and land conversion to farms, orchards, and residential zones as key drivers in Darab. مقدمه و هدف<br />بررسی شیوة کاربری و نوع پوشش زمین‌، نقش مهمی در برنامه‌ریزی مدیریت و حفاظت منابع ایفا می‌کند و زمینة ارتقاء نگرش اصولی به ساختارهای زیست‌محیطی را فراهم می‌آورد. توسعة شهری به‌طور قابل توجهی بر کاربری و پوشش زمین تأثیرگذار است. به این دلیل، در سال‌های گذشته بیش از نیمی از سطح زمین دست‌خوش تغییرات‌شده است و بیش از یک‌سوم مساحت زمین متعلق به زمین‌‌های کشاورزی است. مدیران و کارشناسان کاربری زمین با توجه به این تغییرات عمده، تأثیر تغییر کاربری زمین بر فرایندهای آب‌شناختی را بررسی کرده‌اند. در این راستا، به روش‌های یادگیری ماشین، مانند شبکة عصبی مصنوعی (ANN) ماشین بردار پشتیبان (SVM)، جنگل تصادفی(RF)، درخت تصمیم (DT) و دیگر مدل‌ها، برای طبقه‌بندی پوشش/کاربری زمین‌‌های LULC توجه زیادی شده است. برنامه‌‌ریزان و مدیران می‌‌توانند از تغییرات پیش‌بینی‌شدة LULC برای ارتقای مدیریت پایدار زمین و کاهش پیامدهای نامطلوب استفاده کنند. در نتیجه، تشخیص و پیش‌بینی تغییرات کاربری زمین (LULC) که ناشی از شهرنشینی سریع است، می‌تواند به اختلال در پایداری محیط زیست منجر شود. از سوی دیگر، شدت این تغییرات در پاسخ به رشد جمعیت جهان و افزایش نیاز به غذا، ضرورت انجام پژوهش‌های دقیق در این باره را دوچندان می‌کند. ازاین‌رو، هدف این پژوهش، مشاهدة تغییرات کاربری زمین در سال‌های 2000، 2014 و 2024 در منطقه داراب بود. همچنین در این پژوهش نیروی محرکه برای تغییراتLULC  نیز شناسایی شد و از مدل سلول خودکار - شبکة عصبی مصنوعی (CA-ANN) نیز برای تجزیه ‌و تحلیل الگوها و روندهای پیش‌بینی‌‌شدة کاربری زمین از سال 2034 تا 2044 استفاده شد.<br />مواد و روش‌ها<br />طبقه‌بندی کاربری زمین تصویرهای ماهواره‌ای با پیاده‌سازی روش طبقه‌بندی مبتنی بر پیکسل و نظارت به‌وسیلة موتور جستجوگر گوگل ارث انجام شد. طبقه‌‌بندی کاربری زمین با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان SVM انجام شد. پس از تجزیه ‌و تحلیل منطقة مطالعه‌شده به پنج طبقة کاربری گوناگون شامل مراتع، زمین‌‌‌های بایر، باغ، کشاورزی و شهری تقسیم شد. از آنجایی که برای ارزیابی تغییرات کاربری زمین به‌شکل مکانی و زمانی، مدل‌سازی توان انتقال و پیش‌بینی سناریوهای آینده سازگار است، از روش شبکة عصبی مصنوعی-سلول خودکار (CA-ANN) برای پیش‌بینی تغییرات کاربری زمین استفاده شد. پلاگین MOLUSCE در QGIS برای ایجاد تغییرات مکانی-زمانی با یک دورة زمانی 2034 تا 2044 و محاسبة انتقال LULC  برای تهیة نقشة تغییر LULC اجرا شد. هم‌چنین یک ماتریس توان انتقال میان سال‌‌های 2014-2000 برای تهیة نقشة تغییر ایجاد شد. روش نورون ادراکی چندلایه (ANN-MLP)-ANN برای مدل‌سازی توان انتقال استفاده شد. شیب، جهت، بلندی و فاصله از جاده، گسل و رود، سنجه‌های مکانی بودند که به‌عنوان سنجه‌های ورودی اجرا شدند. ساختار ANN-MLP ، مکانی بود که لایة ورودی به‌وسیلة لایه‌‌های پنهان پردازش ‌شد و لایة خروجی شامل طبقه‌‌های LULC دوباره طبقه‌بندی‌شده بود.<br />نتایج و بحث<br />در این پژوهش، نقشه‌های تغییرات کاربری زمین (LULC) که از سال 2000 تا 2024 تهیه شدند، نشان‌دهندة افزایش چشمگیر وسعت زمین‌‌‌های کشاورزی در منطقه بودند. نتایج نشان داد بوم‌سازگان طبیعی این دشت به‌دلیل روند رو به رشد تغییرات و تبادلات کاربری زمین‌‌‌ها، با چالش‌های جدی مواجه خواهد بود. این تغییرات ناشی از بهره‌برداری‌های غیراصولی و غیرمنطقی از منابع در نتیجة فعالیت‌های انسانی (شهرنشینی، کشاورزی نامناسب، حفر چاه‌ها و استفاده بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی برای کشت باغ‌ها) است. این عامل‌ها می‌توانند سبب فرسایش و بیابان زایی در این منطقه شوند و تهدیدی جدی برای محیط زیست به‌شمار ‌آیند. از سوی دیگر، تغییر کاربری زمین‌‌های کشاورزی، با تغییرات قابل ‌توجه و گسترده‌ای در زمین‌‌های بایر همراه است. نقشه‌‌های پیش‌بینی از سال 2034 تا 2044 نمایانگر رشد پیوسته در الگوی کاربری زمین‌‌‌های کشاورزی بود. در این راستا، درصد تغییرات این زمین‌ها از سال 2034 با مساحت 455/65 کیلومترمربع (18/52%) به مساحت 708/81 کیلومترمربع (28/81%) در سال 2044 افزایش یافت. صحت شبیه‌‌سازی 82/43% و اندازة کاپا کلی 0/72 برآورد شد. بر اساس نتایج این پژوهش، در طول دورة مطالعه‌شده، عامل‌های فیزیکی و اجتماعی-اقتصادی تأثیر قابل‌توجهی بر الگوهای منظر داشتند. متغیرهای جغرافیایی موجود در واسنجی مدل به‌دلیل رابطة معنی‌دار آن‌ها با LULC انتخاب شدند. می‌توان گفت که متغیرهای فیزیکی، مانند جغرافیا و آب‌ و هوا، مهم‌ترین عامل در ترویج فعالیت‌های انسانی هستند. عامل‌های اجتماعی-اقتصادی، مانند جمعیت و تولید ناخالص داخلی، ممکن است بر تغییر LULC تأثیرگذار باشند.<br />نتیجه‌گیری و پیشنهادها<br />تغییر الگوهای LULC بر کیفیت آب زیرزمینی تأثیر منفی ‌می‌گذارد و هم‌چنین امنیت غذایی را به خطر می‌اندازد. برای طبقه‌بندی LULC، از ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای مشاهدة دقیق تغییرات پوشش زمین و روند آن استفاده شد. بر اساس نتایج این پژوهش می‌توان گفت هرگونه تغییر در کاربری زمین‌‌‌ها می‌‌بایست بر اساس روشنگری‌های منطقی و برنامه‌ریزی‌شده مبتنی بر اصول علمی  باشد؛ به‌‌طوری‌که استفاده از روش‌های به‌‌روز و کارآمد همچون روش سنجش ‌‌از دور و سامانه‌‌های اطلاعات جغرافیایی لازم و ضروری است. ازاین‌رو، پیشنهاد می‌شود که نقشه‌های پیش‌بینی‌شده برای آینده از وضعیت کاربری زمین‌‌‌ها در این پژوهش، الگویی برای برنامه‌‌ریزی آمایش سرزمین به‌وسیلة برنامه‌‌ریزان، مسئولان و متصدیان مربوطه باشد تا به این شیوه، از بروز خسارت‌های جبران‌ناپذیر محیطی (تخلیه منابع آب زیرزمینی، بیابان‌زایی، فرونشست زمین) در دشت داراب در آینده جلوگیری شود. با توجه ‌به افزایش نرخ مساحت تحت پوشش کاربری کشاورزی، روند زمین‌‌های بایر در نقشه‌‌های شبیه‌سازی‌شده کاهشی بود. همچنین، عامل محرک تغییر کاربری زمین‌‌‌ها در داراب وابسته به نرخ سریع افزایش جمعیت، افزایش تقاضا و تبدیل دیگر کاربری‌‌ها به کشاورزی، باغ و مناطق مسکونی، بود. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_132030_c01d8ffdacacf4cd575bb15e33a9a2d6.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Causes of Gully Erosion and Damages Caused by it in Iran علت‌های گسترش فرسایش خندقی و خسارت های ناشی از آن در ایران 83 97 132539 10.22092/wmrj.2024.367344.1597 FA صمد شادفر دانشیار پژوهشکدة حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران مجید صوفی دانشیار بازنشستة بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع‌طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران Journal Article 2024 10 19 <strong>Introduction and Goal</strong><br />One of the types of water erosion that causes erosion and sediment in watersheds and causes a lot of damage to agricultural lands, range lands and infrastructure is gully erosion. By identifying the causes of gully erosion, land managers can prevent the expansion of gullies by considering and observing effective management factors. This research was conducted with the aim of examining gully erosion in the provinces of the country, identifying the factors influencing the expansion of gully erosion, determining the area affected by gully erosion, and estimating the damages resulting from it. In addition, the extent of the expansion of gullies in the classes of different factors and the damage caused by gullies in Iran were investigated<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />The materials used in this research are research projects that directly and indirectly focus on the expansion of gully erosion. Initially, several of the most important factors influencing gully erosion in the watersheds of the country were examined. Then, all classified factors and their relationships with areas affected by gully erosion were analyzed. In this research, the climates of gully-affected areas were classified using the extensive Dummartin method, and the relationship between different climates and the frequency of gullies was examined and calculated. Comparison of old and new land uses in gully areas, soil texture and range of soil particle changes, EC changes, organic matter changes, SAR changes in gully areas, slope, road construction, and plowing in the slope direction as some of the most important. The effective factors were investigated in the expansion of gully erosion. Finally, the area of ​​gully erosion occurred along with the type of damage and the estimated amount of damage has been estimated based on daily prices for the provinces.<strong> </strong><br /><strong>Results and Discussion</strong><br />The results of the analysis of the relationship between different climates and the frequency of gullies indicated that 32% of gullies are in semi-arid climates, 17% in dry climates, 14% in dry and hot desert climates, 14% in dry and temperate desert climates, and 9% in Mediterranean climates, 5% occurred in semi-humid climates, 4% in humid and dry cold desert climates respectively, and 1% in very humid climates. The comparison of old and new land uses in gully areas showed that 55 %of the gullies were created as a result of changing the land use of rangeland to dry farming agriculture. Silt Loam, Loam, and Sandy Loam are the dominant soil textures in gullies with 26, 23, and 20%, respectively. 14% of the studied areas have very severe restrictions in terms of salinity. The amount of organic matter in the studied areas varies from 0.02 to 2.9%. The organic matter of 94% of the gully areas was less than 2%, and the organic matter of about 6% of the areas varied from 2 to 2.9%. The results of the sodium absorption ratio study showed that the sodium absorption ratio of 24% of the gully areas was greater than 15. The slope of 70% of the gully areas was less than 12%, 16% of the gully areas were in the slope class of 12 to 25%, and 14% of the gully areas were in the slope class of more than 25%. In 38% of the gully areas, road construction and in 27% of them, plowing in the direction of the slope were identified as factors affecting gully erosion.<br /><strong>Conclusion and Suggestions</strong><strong> </strong><br />Based on the results of this research, the highest frequencies of gullies were observed in semi-arid climates rain fed agriculture and the soils with silty loam texture. Additionally, gullies have expanded in areas with very severe salinity limitations, very low organic matter, and high sodium absorption ratios. In some areas, road construction and plowing in the direction of the slope are also known as effective factors in gully erosion.<br />Based on the results of this research, the damage caused by the expansion of Iranian gully was calculated to be about 700 billion Tomans. Also, due to the onset of a long-term drought period, it is suggested that conservation plans (biological) and in some cases combined (biological and structural) be used to reduce the expansion of Iranian gullies. Also, in areas where improper agricultural practices have led to the expansion of gullies, farmers should be educated, particularly in the area of proper plowing techniques. Additionally, in the studied areas, land use change was identified as the most significant human factor affecting the occurrence of gully erosion. Therefore, it is recommended to avoid land use changes. مقدمه و هدف<br />یکی از انواع فرسایش آبی که باعث ایجاد فرسایش و رسوب در آبخیزها می­­شود و خسارت­های زیادی به زمین‌های کشاورزی، مرتعی و تأسیسات زیر­بنایی وارد می­کند، فرسایش خندقی است. مدیران زمین با شناسایی علت‌های مؤثر بر فرسایش خندقی می‌توانند با در نظر گرفتن و رعایت عامل‌های مؤثر مدیریتی، از گسترش خندق­ها جلوگیری کنند. این پژوهش با هدف بررسی فرسایش ­خندقی در استان­های کشور، شناسایی عامل‌های مؤثر بر گسترش فرسایش خندقی، به‌دست آوردن مساحت مناطق تحت تأثیر فرسایش خندقی و برآورد خسارت­های ناشی از آن، انجام شد. افزون بر این، اندازة گسترش خندق­ها در قالب عامل‌های گوناگون طبقه‌بندی‌شده بررسی شد و خسارت ناشی از آنها در ایران ارزیابی شد.<br />مواد و روش‌ها<br />در این پژوهش، از نتایج طرح­ های پژوهشی که به‌شکل مستقیم و غیر مستقیم، گسترش فرسایش­ خندقی را بررسی کرده بودند، استفاده شد. ابتدا تعدادی از مهم­ترین عامل‌های مؤثر بر فرسایش خندقی در آبخیزهای کشور، بررسی شد. سپس، کلیه عامل‌های طبقه‌بندی‌شده و رابطة آنها با مناطق تحت تأثیر فرسایش­ خندقی بررسی شد. در این پژوهش، با استفاده از روش دومارتن گسترده، اقلیم مناطق خندقی طبقه ­بندی شد و رابطة میان اقلیم ­های گوناگون و فراوانی خندق ­ها  بررسی و محاسبه شد. کاربری­ های قدیم و جدید در مناطق خندقی مقایسه شد و بافت خاک و دامنة تغییرات ذرات خاک، تغییرات شوری خاک، تغییرات مواد آلی، تغییرات نسبت جذبی سدیم (SAR) در مناطق خندقی، شیب، جاده­ سازی و شخم در جهت شیب به‌عنوان برخی از مهم­ترین عامل‌های تأثیرگذار در گسترش فرسایش­ خندقی بررسی شدند. سرانجام، اندازة مساحت فرسایش خندقی رخ‌داده همراه نوع و اندازة خسارت بر اساس قیمت روز برای استان­ ها برآورد شد. <br />نتایج و بحث<br />نتایج بررسی رابطة میان اقلیم ­های گوناگون و فراوانی خندق ­ها نشان داد که 32% خندق‌ها در اقلیم نیمه‌خشک، 17% در اقلیم خشک، 14% در اقلیم خشک و بیابانی گرم، 14% در اقلیم خشک و بیابانی معتدل، 9% در اقلیم مدیترانه‌ای، %5 در اقلیم نیمه‌مرطوب، 4% در هر کدام از اقلیم­ های مرطوب و خشک بیابانی سرد و 1% در اقلیم خیلی‌مرطوب، رخ داده­ اند. مقایسة کاربری ­های قدیم و جدید در مناطق خندقی نشان داد که 55% از خندق­ ها در اثر تغییر کاربری مرتع به زراعت دیم رخ داده ­اند. بافت­ های سیلت‌لوم، لوم و لوم‌شنی به ­ترتیب با 26، 23 و 20% فراوانی به­ عنوان بافت غالب خاک در خندق­ ها شناسایی شد و 14% از مناطق بررسی‌شده از نظر شوری محدودیت خیلی‌شدید داشتند. اندازة مادة آلی در مناطق پژوهش‌شده از 0/020 تا 2/9 % متغیر بود. مادة آلی 94% از مناطق خندقی کمتر از 2% بود و مادة آلی حدود 6% از مناطق نیز از 2 تا 9/2% متغیر بود. نتایج بررسی نسبت جذبی سدیم نشان داد که نسبت جذبی سدیم %24 از مناطق خندقی بیشتر از 15 بود. شیب 70% از مناطق خندقی کمتر از 12% بود و 16% از مناطق خندقی در طبقة شیب 12 تا 25% و 14% از مناطق خندقی نیز در شیب بیشتر از 25% بودند. در 38% از مناطق خندقی جاده‌سازی و در 27% از آن شخم در جهت شیب به‌عنوان عامل‌های مؤثر بر فرسایش خندقی شناخته شدند.<br />نتیجه‌گیری و پیشنهادها<br />بر اساس نتایج این پژوهش، بیشترین فراوانی خندق­ ها در اقلیم نیمه­ خشک، زراعت دیم، مربوط به خاک ­هایی با بافت سیلت لوم بود. همچنین، خندق­ ها در مناطقی که محدودیت خیلی­ شدید از دیدگاه شوری، ماده آلی بسیار کم، نسبت جذبی سدیم زیاد بود، گسترش یافته‌اند. در مناطقی نیز جاده‌سازی و شخم در جهت شیب به‌عنوان عامل‌های مؤثر بر فرسایش خندقی شناخته شد. بر اساس نتایج این پژوهش خسارت ناشی از گسترش خندق­ های ایران حدود 700 میلیارد تومان محاسبه شد. همچنین، به‌دلیل آغاز یک دورة خشک‌سالی درازمدت، پیشنهاد می‌شود از طرح ­های حفاظتی (زیستی) و در برخی شرایط تلفیقی (زیستی و سازه‌ای) برای کاهش گسترش خندق ­های ایران استفاده شود. در مناطقی که عملیات نادرست کشاورزی موجب گسترش خندق ­ها شده است، به کشاورزان، به‌ویژه در زمینة شخم صحیح آموزش داده شود. همچنین، در مناطق مطالعه‌شده تغییر کاربری زمین مهم­ترین عامل انسانی مؤثر در رخداد فرسایش ­خندقی شناخته شد. ازاین‌رو، پیشنهاد می­ شود از تغییرات کاربری ­زمین اجتناب شود. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_132539_0ca651ca4f72e098cdb895d93b190a6b.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Investigating of the Engineering Geological Features of the Underground Dam Construction in the Islamabad, Fars بررسی ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی ساختگاه سد زیرزمینی اسلام‌آباد فارس 98 117 132553 10.22092/wmrj.2024.367366.1598 FA علی رضا مجیدی استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران حمید حسینی مرندی استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران Journal Article 2024 10 22 <strong>Introduction and Goal </strong><br />Underground dams are water structures that are built to block or divert underground and subsurface flows. The use of this technology is recommended for the management, control, protecting and developing small water resources in arid and semi-arid areas such as Iran. The watershed of the Islamabad Underground Dam, due to its mountainous location, lacks an alluvial groundwater aquifer, and groundwater resources are limited to subsurface water in the alluvial deposits of the streambeds or hard formations water. Therefore, the underground dam is one of the solutions for providing water in such conditions. The engineering geological characteristics of the rock mass and alluvium of the streambeds have a direct impact on the success, safety, and sustainability of underground dam projects. Therefore, in the selection of the dam site, geological and geotechnical investigations and studies are carried out with the aim of determining the geological structures, stratigraphy and lithology of formations, discontinuity and faults, grain size, hydrodynamic characteristics and thickness of bed alluvium, the location and conditions of underground water at the dam site and its reservoir area, in order to estimate the volume of the reservoir and its sealing. The inefficiency and failure of dam projects are often caused by insufficient engineering and geological investigations in the pre-construction stages.<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />The catchment area of the Islamabad Underground Dam is located in Arsanjan County, Fars Province, in the high Zagros zone. The current shape of the basin and the numerous fractures in the study area depends on the characteristics of this zone and are affected by the state of the geological structures of the region. In this research, the hydrological groups of the soil in the watershed were evaluated with the aim of estimating the subsurface water and investigating the geological characteristics of rock mass engineering and bed alluvium at the dam site in order to estimate the volume and storage of water by the underground dam. Therefore, Initially, baseline information related to the region, especially its engineering geology, was collected and based on that, a proposal for the construction of the underground dam was considered. Using the results obtained from boreholes, field sampling, in situ tests, laboratory investigations and geology of the area, the geotechnical status and characteristics of the Islamabad underground dam construction site were investigated and evaluated.<br /><strong>Results and Discussion</strong><br />In the study area, groundwater resources are limited to subsurface water in the alluvium of the streambed or hard rock formation water (fractured rock mass). At the site of the Islamabad underground dam, the most important geological factors affecting water storage was the condition and density of discontinuity surfaces (such as: faults and existing joint sets in the rock mass, as well as the grain size and density of the underlying alluvium). The result of the engineering fracturing investigations indicates the presence of several categories of fractures in the rock mass of the study area, particularly in the right abutment, with water flow potential. Field surveys and drilling results estimate the thickness of weathered rock at the site to be between 1 to 2 m. The alluvium at the dam site exhibits layering and has a thickness ranging from 6 to 10 m. The initial alluvium foundation, with a thickness of 1 to 1.5 m was coarse-grained, while the remaining thickness of the alluvium consisted of sand and gravel with a percentage of fine particles. The permeability of the alluvium foundation was due to moderate to relatively low compaction (approximately 10^-4 cm/s). The cohesion of the alluvium varies between 0.3 and 0.3 (kg/cm²), and the internal friction angle ranges from 28 to 39 degrees. The results of soil mechanical tests on alluvial samples indicate that the alluvium is coarse-grained, and its shear strength parameters suggest adequate soil stability concerning excavation and settlement.<br /><strong>Conclusion and </strong><strong>Suggestions</strong><br />The results of the fracturing analysis and statistical of the engineering characteristics of fracturing not only reveal the potential for water escape in the right abutment but also indicate that the behavior of the rock masses on the sides of the dam foundation is somewhat different in response to the tectonic stresses of the region. This phenomenon was due to the thickness of the layering, the degree of compaction, and the percentage of clay in the body of the limestone rock masses, as well as the alternation of hard layers with pliable and relatively soft marl or shale interlayers. The results of the engineering classification of the rock mass using the RMR method show that the rock masses at the dam site fall into the category of suitable rocks for construction purposes. The Atterberg limits and the cohesion of the soil at the dam site indicate that the clays present in the alluvial foundation primarily exhibit the characteristics of kaolinite and illite, with limited swelling and cohesion potential. The results of the chemical analysis of the water shows that sodium was dominant cation in the chemical composition of the groundwater in the region. Therefore, this finding indicates the potential for divergence in the fine-grained alluvium foundation. The thickness, density, and grain size of the alluvial foundation, along with the results from the Luferan test, indicated that the alluvial material foundation has moderate quality in terms of storage coefficient, storage volume, and water yield for the construction of an underground dam. Therefore, based on these findings, the most suitable method for utilizing the water catchment is the sub-drainage method by creating drains along the catchment, and the well pumping method would not be appropriate. <strong>مقدمه و هدف</strong><br />سدهای زیرزمینی سازه‌های آبی هستند که برای مسدود یا منحرف کردن جریان‌های زیرزمینی و زیرسطحی، ساخته‌ می‌شوند. استفاده از این فن‌آوری با هدف مدیریت، مهار، حفاظت و توسعة منابع آبی کوچک، در نواحی خشک و نیمه‌خشک نظیر ایران، توصیه‌شده است. آبخیز سد زیرزمینی اسلام آباد به‌دلیل کوهستانی بودن بدون سفره آب زیرزمینی آبرفتی است و منابع آب زیرزمینی محدود به آب زیرسطحی در آبراهه‌ها و یا آب سازند سخت است. ازاین‌رو، سد زیرزمینی یکی از راه‌‌کارهای تأمین آب در چنین شرایطی است. ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی توده‌سنگ و آبرفت بستر آبراهه، تأثیر مستقیمی بر موفقیت، ایمنی و پایداری طرح‌های سد زیرزمینی دارد. در این پژوهش، در انتخاب محل سد، بررسی‌ها و مطالعه‌های زمین‌شناسی و ژئوتکنیک با هدف تعیین ساختارهای زمین‌شناسی، چینه‌شناسی و جنس سازندها، سطوح ناپیوستگی و گسل‌ها، دانه‌بندی، خصوصیات هیدرودینامیکی و ضخامت آبرفت بستر، موقعیت و شرایط آب‌های زیرزمینی در پی ‌سد و منطقه آبگیر، به منظور برآوردی از حجم آبگیر و آب‌بندی آن، انجام ‌شد. موفق نبودن و شکست طرح‌های سدسازی، اغلب ناشی از بررسی‌های ناکافی مهندسی و زمین‌شناسی در مراحل قبل از ساخت است.<br /><strong>مواد و روش‌ها</strong><br />آبخیز سد زیرزمینی اسلام‌آباد در شهرستان ارسنجان استان فارس و در بلندی‌های پهنه زاگرس است. شکل کنونی آبخیز و شکستگی‌های پرشمار در محدوده مطالعه‌شده به تبعیت از ویژگی‌های این پهنه و متأثر از وضعیت ساختارهای زمین‌شناسی منطقه است. در این پژوهش، گروه‌های آب‌شناختی خاک در سطح آبخیز، با هدف برآورد آب زیرسطحی و بررسی ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی توده‌سنگ و آبرفت بستر در محل ساختگاه سد برای برآورد حجم و ذخیره‌سازی آب به‌وسیلة سد زیرزمینی، ارزیابی شد. ازاین‌رو، ابتدا اطلاعات پایه در رابطه با منطقه، به‌ویژه زمین‌شناسی مهندسی آن جمع‌آوری و بر این اساس، پیشنهادی برای ساخت سد زیرزمینی در نظر گرفته شد. با استفاده از نتایج به‌دست آمده از گمانه‌ها، برداشت‌های میدانی، آزمون‌های برجا، بررسی‌های آزمایشگاهی و زمین‌شناسی ناحیه، وضعیت و ویژگی‌های ژئوتکنیکی ساختگاه سد زیرزمینی اسلام‌آباد، بررسی و ارزیابی شد.<br /><strong>نتایج و بحث</strong><br />در منطقة مطالعه‌شده، منابع آب زیرزمینی محدود به آب زیرسطحی در آبرفت بستر آبراهه و یا آب سازند سخت (توده‌سنگ‌های درز و شکاف‌دار) بود. در محل ساختگاه سد اسلام‌آباد، مهم‌ترین عامل زمین‌شناسی مؤثر بر ذخیره‌سازی آب، وضعیت و تراکم سطوح ناپیوستگی (گسل و ساختارهای درز و شکاف موجود در توده‌سنگ‌ها و دانه‌بندی و تراکم آبرفت بستر)، بود. نتایج بررسی‌های درزه‌نگاری مهندسی بیانگر وجود چند دسته درزه در توده‌سنگ‌های منطقة مطالعه‌شده به‌ویژه در تکیه‌گاه راست، با توان آبگذری، بود. با بررسی‌های میدانی و نتایج حفاری، ضخامت هوازده سنگ در محل ساختگاه میان 1 تا 2 متر برآورد شد. آبرفت در بستر محل ساختگاه سد لایه‌بندی بود و ضخامت آن میان 6 تا 10 متر بود. آبرفت اولیه بستر با ضخامت 1 تا 1/5 متر درشت‌دانه بود و مابقی ضخامت آبرفت از شن و ماسه همراه با درصدی ریزدانه، تشکیل‌شده بود. نفوذپذیری آبرفت بستر به‌دلیل تراکم متوسط تا نسبتاً کم (حدود ^4-10 سانتی‌متر بر ثانیه) بود. چسبندگی آبرفت میان 0/03 تا 0/3 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و اصطکاک داخلی میان 28 تا 39 درجه، متغیر بود. نتایج آزمایش مکانیک خاک نمونه‌های آبرفت، بیانگر درشت‌دانه بودن آبرفت بود و سنجه‌های مقاومت برشی آن نشان‌دهندة پایداری مناسب خاک برای گودبرداری و نشست بود.<br /><strong>نتیجه­ گیری و پیشنهادها</strong><br />نتایج درزه‌نگاری و بررسی آماری ویژگی‌های مهندسی دسته درزه‌ها، بیانگر توان فرار آب در تکیه‌گاه راست بود که دلیل آن رفتار متفاوت توده‌سنگ‌ها در دو سوی بستر سد، در مقابل تنش‌های زمین‌ساخت منطقه، بود. این پدیده، به‌دلیل ضخامت لایه‌بندی، اندازة تراکم و درصد رس در بدنه توده‌سنگ‌های آهکی و تناوب لایه‌های سخت با میان لایه‌های شکل‌پذیر و مارن یا شیل نسبتاً نرم بود. نتایج طبقه‌بندی مهندسی توده‌سنگ با روش (RMR) نشان داد که توده‌سنگ‌های ساختگاه سد در ردة سنگ‌های مناسب برای اجرای سازه بودند. نتایج حدود اتربرگ و اندازة چسبندگی خاک محل ساختگاه سد، نشان داد که بیشتر ویژگی‌های رس‌های موجود در آبرفت بستر، از گروه کائولینیت و ایلیت بوده و ظرفیت تورمی و چسبندگی کمی دارند. نتایج تجزیة شیمیایی آب نشان داد، سدیم، کاتیون غالب در ترکیب شیمیایی آب زیرسطحی منطقه، بود. ازاین‌رو، این یافته نشان‌دهندة ظرفیت واگرایی در بخش ریزدانه آبرفت بستر بود. ضخامت، تراکم و دانه‌بندی آبرفت بستر و نتایج آزمایش لوفران، نشان داد که  آبرفت ساختگاه، از دیدگاه ضریب ذخیره، حجم ذخیره و آب‌دهی، برای ساخت سدزیرزمینی در حد متوسط بود. ازاین‌رو، بر اساس این یافته‌ها، مناسب‌ترین روش بهره‌برداری از آبگیر، روش زهکش تحتانی با ایجاد زهکش‌هایی در طول آبگیر، پیشنهاد می‌شود و روش پمپاژ درون‌چاهی مناسب نخواهد بود. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_132553_03bce5b47aa1ab862b5476bd85c4af32.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Analysis of the Relationship between Sediment Budget Components and Topographic Metrics at the Hillslope Scale in Control Sub-watershed of the Khamsan Representative-paired Watershed تحلیل رابطة اجزای بودجه‌ رسوب با سنجه‌های پستی‌بلندی در مقیاس دامنه در زیرآبخیز شاهد معرف- زوجی خامسان 118 138 133165 10.22092/wmrj.2025.367713.1602 FA رضا زارعی دانش‌آموخته دکتری، گروه آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران عبدالواحد خالدی درویشان دانشیار گروه آبخیزداری، دانشکدة منابع‌طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران محمدرضا زارع استادیار گروه فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران پائولو پورتو استاد گروه کشاورزی، دانشگاه مدیترانه رجیو کالابریا، ایتالیا Journal Article 2024 11 16 <strong>Introduction and </strong><strong>Goal</strong><br />Given the critical importance of soil and humanity's reliance on it for food production worldwide, especially in developing countries, one of the most important and fundamental problems today is soil erosion and degradation. The average soil erosion in the country is estimated to be around 16.5 tons per hectare, and soil erosion in Iran is approximately 2 to 2.5 times higher than the average in Asia and 5 to 6 times higher than the global average, predominantly occurring in slopes and hilly areas due to poor vegetation cover. Considering the advancements and development of erosion and sediment methods, along with the costs and lack of accuracy in traditional methods such as the use of erosion pins and plots, the use of radionuclides, especially ¹³⁷Cs, for measuring the amount of erosion and deposition and sediment budget components is of great importance today. One of the important advantages of these methods, which has attracted the attention of researchers especially in recent decades, is the possibility of measuring soil redistribution due to water erosion in slopes and watersheds and even on the scale of laboratory plots. Accurately estimation of sediment budget components is essential for estimating erosion rates and planning effective soil conservation measures in any region. Therefore, this research aims to estimate the sediment budget components at the hillslope scale using topographic metrics.<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />Due to the possibility of using the results of previous researches and the availability of a digital elevation model with a spatial accuracy of one meter obtained from a drone photogrammetry, the present study was conducted in the control sub-watershed of the Khamsan representative paired watershed in Kurdistan province. To investigate the effect of the slope angle and curvature on erosion and sedimentation, soil sampling was done at 31 points in a 200-m grid with a systematic-random method and also at 48 points on six transects. After preparation of the soil samples including air and freeze drying and passing through a 63-micron sieve, 293 grams of soil were sent to the laboratory in special containers for the measurement of ¹³⁷Cs. Also, distribution maps of topographic metrics were extracted using the digital elevation model in ArcGIS 10.8 software. Then, a distribution map of soil erosion/redistribution was prepared using the ¹³⁷Cs inventory points and work unit approach. Additionally, the components of the sediment budget including total erosion, total sedimentation, net erosion and sediment delivery ratio were calculated for 14 hillslopes in the studied sub-watershed. Then, in order to check the normality of the data in the 14 studied hillslopes, the Kolmogorov Smirnov test was used, and according to the normality of the data, the correlation between the topographic metrics and the sediment budget components at the hillslope scale was checked using the Pearson correlation test. Finally, regression equations were presented to estimate the sediment budget components using topographic metrics.<br /><strong>Results and Discussion</strong><br />According to the results of this study on the 14 studied hillslopes, specific total erosion ranged from 0.93 to 7.52 t ha^-1yr^-1, while the specific total deposition ranged from 0.03 to 0.51 t ha^-1yr^-1. These findings indicated that a significant percentage of erosion had been exported from the hillslopes. Specific net erosion was also calculated between 0.79 and 7.45 t ha^-1 yr^-1, which indicates the sediment delivery ratio between 0.84 and 1.00 for the investigated hillslopes. The results indicate that the correlation between erosion (total and net) and sediment delivery ratio with slope angle, topographic factor, and stream power index is significant and negative. These findings indicate the dominant effect of dryland farming on increased erosion in gentler slopes and downstream areas, in the upstream regions of the slopes, although the slope was steeper, erosion was minimal due to less soil disturbance and rangeland usage. Consequently, in this study, the interpretation of relationships and regression equations utilized the results of land use and its changes along the slope profile.<br /><strong>Conclusion and Suggestions</strong><br />The inner area of ​​the Khamsan watershed includes a low-slope plain with the predominant land use of rainfed agriculture, which continues to parts of the surrounding steep slopes, and similar conditions can be seen in the sub-watersheds, including the control sub-watershed. The conditions of land use changes from the upstream to the downstream of the hillslopes around the rainfed lands have relatively similar. Therefore, the regression equations presented in this study are applicable in the hillslopes of the Khamsan representative paired watershed and other similar watersheds. Finally, it is suggested to extract topographical metrics using digital height models with different spatial accuracies and use them in estimations. It is also recommended that a land management plan be developed for the studied area, taking into account the significant role of land use in erosion and sediment production, with adjustments and land use changes implemented based on the potential of each section. <strong>مقدمه و هدف</strong><br />با توجه به اهمیت خاک و وابستگی جوامع بشری به خاک برای تولید غذا در سراسر جهان و به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه، امروزه یکی از مشکلات مهم و اساسی، فرسایش و نابودی خاک است. میانگین فرسایش خاک در کشور حدود 16/5 تن در هکتار برآوردشده است و فرسایش خاک در ایران تقریباً معادل ۲ تا 2/5 برابر آسیا و ۵ تا ۶ برابر میانگین جهانی است که بیشتر در دامنه‌ها و مناطق شیب‌دار به‌دلیل پوشش گیاهی فقیر رخ می‌دهد. با توجه به پیشرفت‌ و توسعة روش‌های اندازه‌گیری فرسایش و رسوب و از سوی دیگر، هزینه و نبود دقت در روش‌های قدیمی چون استفاده از کرت‌ها و پین‌های فرسایش، امروزه استفاده از رادیونکلوئیدها به‌ویژه سزیم-137 برای اندازه‌گیری اندازة فرسایش و رسوب‌گذاری و اجزای بودجه رسوب، بسیار حائز اهمیت است. یکی از مزیت‌های مهم این روش‌ها که به‌ویژه در دهه‌های گذشته پژوهشگران به آن توجه داشته‌اند، امکان اندازه‌گیری توزیع مجدد خاک در اثر فرسایش آبی در دامنه‌ها و آبخیزها و حتی در مقیاس کرت‌های آزمایشگاهی است. برآورد دقیق اجزای بودجه رسوب برای برآورد اندازة فرسایش و بازتوزیع خاک و امکان برنامه‌ریزی برای حفاظت خاک در هر منطقه ضروری است. ازاین‌رو، هدف این پژوهش برآورد اجزای بودجة رسوب در مقیاس دامنه با استفاده از سنجه‌های پستی‌بلندی بود.<br /><strong>مواد و روش‌ها</strong><br />به‌دلیل امکان استفاده از نتایج پژوهش‌های پیشین و در دسترس بودن مدل رقومی ارتفاع با دقت مکانی یک متر، به‌وسیلة پهپاد فتوگرامتری، این پژوهش در زیرآبخیز شاهد آبخیز معرف-زوجی خامسان در استان کردستان انجام شد. برای بررسی دقیق اثر زاویه و انحنای شیب بر فرسایش و رسوب‌گذاری، نمونه‌برداری خاک در 31 نقطه در یک شبکه 200 متری با روش نظام‌مند-تصادفی و در 48 نقطه روی شش نوار اندازه‌گیری انجام شد. بعد از انجام مراحل آماده‌سازی نمونه‌های خاک شامل هواخشک کردن، خشک‌کن انجمادی و عبور از الک 63 میکرون، 293 گرم خاک درون ظروف مخصوص برای اندازه‌گیری سزیم-137 به آزمایشگاه ارسال شد. همچنین، نقشه‌های توزیعی سنجه‌های پستی‌بلندی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع در نرم‌افزار Arc GIS 10.8 استخراج شد. سپس، نقشة توزیعی فرسایش/بازتوزیع خاک با استفاده از نقاط اندازه‌گیری سزیم-137 و رهیافت واحدکاری تهیه شد. همچنین، اجزای بودجه رسوب شامل فرسایش کل، رسوب‌گذاری کل، فرسایش خالص و نسبت تحویل رسوب برای تعداد 14 دامنه در زیرآبخیز مطالعه‌شده، محاسبه شد. سپس، به‌منظور بررسی بهنجار بودن داده‌ها در تعداد 14 دامنة بررسی‌شده، از آزمون شاپیرو ویلک استفاده شد و با توجه به بهنجار بودن داده‌ها، همبستگی میان سنجه‌های پستی‌بلندی و اجزای بودجه رسوب در مقیاس دامنه با استفاده از آزمون پیرسون بررسی شد. سرانجام، معادله‌های وایازی برای برآورد اجزای بودجه رسوب با استفاده از سنجه‌های پستی‌بلندی ارائه شد.<br /><strong>نتایج و بحث</strong><br />بر اساس نتایج این پژوهش در 14 دامنة بررسی‌شده، فرسایش ویژه کل میان 0/93 تا 7/52 تن در هکتار در سال و رسوب‌گذاری ویژه کل میان 0/03 تا 0/51 تن در هکتار در سال به‌دست آمد. این یافته‌ها بیانگر آن بود که درصد قابل توجهی از فرسایش از دامنه‌ها خارج‌شده است. فرسایش ویژه خالص نیز میان 0/79 تا 7/45 تن در هکتار در سال محاسبه شد که بیانگر نسبت تحویل رسوب میان 0/84 تا 1/00 برای دامنه‌های بررسی‌شده بود. نتایج این پژوهش نشان داد که رابطة همبستگی میان فرسایش (کل و خالص) و نسبت تحویل رسوب با زاویه شیب، عامل پستی‌بلندی و شاخص توان آبراهه، معنی‌دار و منفی است. این یافته نشان‌دهندة اثر غالب کاربری زمین‌های زراعت دیم بر افزایش فرسایش در شیب‌های کم‌تر و در پایین‌دست دامنه‌ها است و در مناطق بالادست دامنه‌ها اگرچه شیب بیش‌تر بود، اما، به‌دلیل کمتر دست‌خورده‌شدن خاک و کاربری مرتع، فرسایش در کم‌ترین اندازه بود. ازاین‌رو، در این پژوهش، در تفسیر رابطه‌ها و معادله‌های وایازی از نتایج کاربری زمین‌ها و تغییرات آن در نیم‌رخ طولی دامنه‌ها، استفاده شد.<br /><strong>نتیجه‌گیری و پیشنهادها</strong><br />ناحیه داخلی آبخیز خامسان شامل یک دشت کم‌شیب با کاربری غالب زراعت دیم بود که تا بخش‌هایی از پیرامون دامنه‌های پرشیب، ادامه یافته و مشابه این شرایط در زیرآبخیزها و از جمله زیرآبخیز شاهد نیز مشاهده ‎شد. شرایط تغییرات کاربری زمین‌ها از بالادست تا پائین‌دست دامنه‌های پیرامون زمین‌های دیم، نسبتاً مشابه بود. ازاین‌رو، معادله‌های وایازی ارائه‌شده در این پژوهش قابلیت استفاده در دامنه‌های آبخیز معرف-زوجی خامسان و نیز دیگر آبخیزهای مشابه را دارد. بنابراین، پیشنهاد می‌شود سنجه‌های پستی‌بلندی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع با دقت‌های مکانی گوناگون استخراج شود و در برآوردها استفاده شود. همچنین، پیشنهاد می‌شود با توجه به نقش مهم کاربری زمین در تولید فرسایش و رسوب، طرح آمایش سرزمین در منطقه مطالعه‌شده انجام شود و بر اساس توان هر بخش، اصلاح و تغییرکاربری زمین انجام شود. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_133165_c79e9b22ffc878b733ca7fe7437d3dea.pdf

سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس پژوهش های آبخیزداری 2981-2313 38 2 2025 06 22 Application of the Flood Crisis Management Framework in the Alborz Province with Emphasis on Identification, Classification, and Prioritization of Solutions کاربست چارچوب مدیریت بحران سیل در استان البرز با تأکید بر شناسایی، طبقه‌بندی و اولویت‌بندی راهکارها 139 160 133166 10.22092/wmrj.2025.367812.1605 FA اردشیر مصباح دانشجوی دکتری توسعة کشاورزی، گروه ترویج، ارتباطات و توسعة روستایی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران اسماعیل کرمی دهکردی دانشیار ترویج کشاورزی و توسعة روستایی، گروه ترویج و آموزش کشاورزی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران علی توحیدلو استادیار گروه ترویج، ارتباطات و توسعه روستایی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران امین صالح پور جم دانشیار پژوهشکدة حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران توفیق سعدی دکتری اقلیم‌شناسی در برنامه‌ریزی محیطی، دبیر کمیتة تحقیقات شرکت آب منطقه‌ای استان البرز Journal Article 2024 11 25 <strong>Introduction and Goal</strong><br />The phenomenon of Flooding has always been a major threat to most people in the world. Today, the occurrence of this phenomenon has increased significantly worldwide. On the other hand, climate change has led to an increase in the number, intensity, and magnitude of such events. The damages caused by flooding are often irreparable and unpredictable. Asian countries, such as those in the Middle East, are high-risk areas that are exposed to relatively high levels of flooding and earthquakes and the damage they cause. In the past decade, Iran has faced unfortunate flood. Alborz Province is one of the provinces of Iran that has suffered significant damage from flooding. As a result of the floods in the past decade in this province, at least 12 people have died, hundreds have been injured, and 4,076,333 million rials of financial damage has been caused due to floods. The increase in flood statistics and the damages caused by them necessitate the identification of effective flood management solutions. Therefore, the purpose of the present study was to apply the flood crisis management framework in Alborz province with an emphasis on identifying, classifying, and prioritizing solutions.<br /><strong>Materials and Methods</strong><br />The method used in this research, from a strategic perspective, was a descriptive-exploratory methodology, and the nature and approach of this research was a combined quantitative-qualitative approach. In the qualitative approach, data were collected through interviews and the formation of a panel of experts, and in the quantitative approach, data were collected through a questionnaire prepared by the researcher. The responses obtained from the interview with open-ended questions were first analyzed using thematic analysis and using NVIVO₁₂ software. In this regard, related concepts, categories, and themes were extracted and categorized in the coding process. Then, using the obtained components, a quantitative researcher-made questionnaire was designed and completed again by the research sample. To determine the importance of each component, the Friedman test was performed using SPSS₂₄ software. Also the ranking and determination of the importance and priority of flood crisis management components in Alborz Province were performed.<br /><strong>Results and Discussion</strong><br />Based on the findings, the mean age of the research sample was 50.2 years and all of them were married. Also, the average work experience of these individuals was 21.7 years and the majority of them (55.1%) had a Ph.D. degree. In terms of field of study, watershed management was the most frequent among the specialized fields of the research sample with a frequency of 22.5%. The findings of this study indicated that in flood crisis management, the most important ranking in the Friedman test in the risk reduction step was the strategy for developing watershed and aquifer management structures with an average rank of 31.57; in the preparedness step, the strategy for integrating and coordinating organizations related to flood crisis management with an average rank of 7.68; in the response step, the strategy for rapidly deploying relief and security forces during a flood crisis with an average rank of 2.96; and in the recovery step, the strategy for organizing and correcting the course of rivers with an average rank of 6.43.<br /><strong>Conclusion and Suggestions </strong><br />The findings of this research showed that to achieve successful flood crisis management at the provincial level in Alborz, and to facilitate the establishment of integrated and comprehensive governance with the involvement of various stakeholders in decision-making, it is necessary to create or improve the organizational structure along with strong coordination among different stakeholders within a powerful single organization or among several influential organizations. In this regard, the role of organizations such as the Ministry of Energy and the National Natural Resources and Watershed Management Organization at the national level, as well as regional water companies, the General Directorate of Natural Resources and Watershed Management, research institutes, and universities at the provincial level, is important. Therefore, coordination meetings and dialogue among them, along with the participation of other important stakeholders (local communities), will lead to the strengthening of adaptive and resilient management and decision-making. Based on the results of this research, it was determined that to improve the crisis management process, participatory governance, the involvement of all stakeholders in policymaking, and the establishment of local committees for consultation and decision-making are essential. These committees should focus on formulating long-term and sustainable solutions for various temporal and spatial scales, and ultimately, it is necessary to change the attitude towards implementing management actions (non-structural) alongside structural (technical-engineering) measures. مقدمه و هدف<br />پدیدة سیل، پیوسته به‌عنوان یک تهدید بزرگ برای بیشتر مردم جهان مطرح‌بوده است. امروزه، در سطح جهان این پدیده به‌‌شکل ملموسی افزایش‌یافته است. از سوی دیگر، تغییر اقلیم سبب افزایش تعداد، شدت و بزرگی این گونه رویدادها شده است. خسارت‌های سیل جبران‌ناپذیر و پیش‌بینی‌نشده است. کشورهای آسیایی، چون کشورهای خاورمیانه، نقاط پرخطری هستند که نسبتاً زیاد در معرض سیل و زلزله و خسارت‌های ناشی از آن‌ها هستند. در دهه گذشته، کشور ایران با سیل‌های ناگواری روبرو بوده است. استان البرز، یکی از استان‌های ایران است که آسیب‌های زیادی از سیل متحمل‌‌شده است. در اثر سیل‌های دهة گذشته در این استان، حداقل 12 نفر کشته، صدها نفر مجروح و 4076233 میلیون ریال خسارت مالی گزارش‌شده است. افزایش آمار سیلاب و خسارت‌های ناشی از آن، نیازمند شناسایی راهکارهای مؤثر مدیریت سیل است. از این رو، هدف این پژوهش، تحلیل و کاربست چارچوب مدیریت بحران سیل در استان البرز با تاکید بر شناسایی، طبقه‌بندی و اولویت‌بندی راهکارها بود.<br />مواد و روش‌ها<br />روش استفاده‌شده در این پژوهش از دیدگاه راهبردی، یک روش‌شناسی توصیفی-اکتشافی بود و ماهیت و رویکرد این پژوهش، رویکرد ترکیبی کمی-کیفی بود. در رویکرد کیفی، داده‌ها با مصاحبه و تشکیل کارگروه خبرگان گردآوری شدند و در رویکرد کمی، داده‌ها با پرسش‌نامة تهیه‌شده به‌وسیلة پژوهشگر جمع‌آوری شدند. پاسخ‌های به‌دست آمده از مصاحبه و گروه متمرکز خبرگان با سوالات باز پاسخ، به‌شیوه تحلیل مضمون و با استفاده از نرم‌افزار NVIVO₁₂ تحلیل شدند. در این راستا، مفاهیم، مقوله‌ها و مضمون‌های مرتبط در فرایند کدگذاری استخراج و طبقه‌بندی شدند. سپس، با استفاده از مؤلفه‌های به‌دست آمده، پرسش‌نامه کمی به‌وسیلة پژوهشگر تهیه شد و دوباره با استفاده از نمونة آماری پژوهش، تکمیل شد. برای تعیین اندازة اهمیت هر یک از مؤلفه‌‌ها، آزمون فریدمن با استفاده از نرم‌افزار SPSS₂₄ انجام شد. همچینین، رتبه‌بندی و تعیین اهمیت و اولویت مؤلفه‌‌های مدیریت بحران سیل در استان البرز انجام شد.<br />نتایج و بحث<br />براساس یافته‌های این پژوهش، میانگین سنی نمونة آماری پژوهش، 50/2 سال بود و تمام مشارکت‌کنندگان و پاسخگویان، متأهل بودند. همچنین، میانگین سابقة کاری این افراد 21/7 سال بود و بیشتر آن‌ها (55/1%)، مدرک دکتری تخصصی داشتند که از دیدگاه رشته تحصیلی، بیشترین فراوانی در میان رشتة تخصصی نمونة آماری پژوهش، رشته آبخیزداری با فراوانی 22/5% بود. یافته‌های این پژوهش بیانگر آن بود که در مدیریت بحران سیل بیشترین اندازة اهمیت در رتبه‌بندی آزمون فریدمن در گام کاهش خطر، راهبرد توسعة سازه‌های آبخیزداری و آبخوانداری با میانگین رتبة 31/57، در گام آمادگی، راهبرد انسجام و هماهنگی سازمان‌های مرتبط با مدیریت بحران سیل با میانگین رتبه 7/68، در گام واکنش، راهبرد استقرار سریع نیروهای امدادی-امنیتی در زمان رخداد بحران سیل با میانگین رتبه 2/96 و در گام بازیابی نیز راهبرد ساماندهی و اصلاح مسیر رود‌ها با میانگین رتبه 6/43  بودند.<br />نتیجه‌گیری و پیشنهادها<br />یافته‌های این پژوهش نشان داد که برای دستیابی به مدیریت موفق بحران سیل در سطح استان البرز، و تسهیل ایجاد یک حکمرانی یکپارچه و فراگیر با حضور سودبران گوناگون در تصمیم‌گیری‌ها، نیاز به ایجاد یا بهبود ساختار سازمانی همراه با هماهنگی قوی میان سودبران گوناگون در یک سازمان واحد قدرتمند یا میان چند سازمان صاحب ‌نفوذ مهم است. در این راستا، نقش سازمان‌هایی چون وزارت نیرو و سازمان منابع‌طبیعی و آبخیزداری کشور در سطح ملی و شرکت‌های آب منطقه‌ای، ادارة کل منابع‌طبیعی و آبخیزداری، مؤسسه‌های پژوهشی و دانشگاهها در سطح استان مهم است. ازاین‌رو، نشست‌های هماهنگی و گفتمان میان آنها به‌همراه مشارکت دیگر سودبران مهم (جوامع محلی)، منجر به تقویت مدیریت و تصمیم‌گیری سازگارانه و تاب‌آورانه خواهد شد. بر پایة نتایج این پژوهش مشخص شد که برای بهبود فرآیند مدیریت بحران، حکمرانی مشارکتی، ایفای نقش تمام سودبران در سیاست‌گذاری‌ها و ایجاد کمیته‌های محلی به‌منظور مشورت و تصمیم‌گیری و تدوین راه‌حل‌های بلندمدت و پایدار برای مقیاس‌های گوناگون زمانی و مکانی، و سرانجام تغییر نگرش نسبت به انجام اقدامات مدیریتی (غیر سازه‌ای) در کنار اقدامات سازه‌ای (فنی-مهندسی) ضروری است. https://wmrj.areeo.ac.ir/article_133166_39cb00885ac0f2eb90fab0ffa65debc7.pdf