بررسی تغییر اقلیم و دگرگونی مؤلفه‌های طبیعی با تأکید بر سیلاب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز گرگانرود)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 8، دوره 13، شماره 3 - شماره پیاپی 51، آبان 1403، صفحه 184-213   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2023.84657.1419

نویسندگان

عبدالحافظ پناهی¹؛ غلامرضا جانباز قبادی^{* 2}؛ صدرالدین متولی²؛ شهریار خالدی³

¹دکتری اقلیم‌شناسی، اداره کل هواشناسی استان گلستان

²دانشیار گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نور

³دانشگاه سوربن پاریس/دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

تغییر در الگوهای استفاده از­­­ اراضی، تخریب جنگل­ ها، سیستم ناکارآمد مدیریت سد­ها و رودخانه ­ها باعث افزایش درصد آسیب‌پذیری سیل و سیلاب می­ شود. روش پژوهش حاضر، با توجه به ماهیت مسئله و موضوع موردبررسی، از نوع توصیفی - تحلیلی و مطالعات کاربردی با تأکید بر روش‌های کمی است. در این تحقیق به بررسی وقوع سیلاب تحت شرایط تغییرات اقلیمی و ارزیابی خطرات احتمالی آن و پهنه‌بندی، ابعاد و پیامدهای زیان‌بار آن پرداخته شده است. همچنین تغییرات منطقه ­ای سیلاب در حوضه آبخیز گرگانرود با کارگیری اطلاعات ایستگاه‌های سازمان هواشناسی (سینوپتیک) با دوره ﺁماری 30 ساله (1368 تا 1397)، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، شاخص رطوبت توپوگرافیک، شیب، ارتفاع، لیتولوژی زمین، فاصله از رودخانه، تراکم رودخانه، فرسایش، خاکشناسی، رواناب، داده­های شبیه­ سازی شده میانگین بارندگی حاصل از مدل‌ HadCM3 در LARS-WG تحت سناریو SRA1B بین سال‌های 2011 تا 2045 برﺁورد شده است. در این تحقیق از دو روش متفاوت برای ارزیابی خطر سیل استفاده شد: یعنی در روش اول از مدل  LARS-WG برای ریز مقیاس نمائی جهت پیش­ بینی اقلیم آینده (نزدیک و دور) و در روش دوم از مدل هیدرولوژیکی SWAT. با توجه به درصد خطرات احتمالی در حوزه آبریز گرگانرود در محیط نرم‌افزار GIS با استفاده از افزونه SWAT پهنه ­بندی گردید. در این پژوهش بر اساس مدل SWAT مقادیر بارش روزانه و دمای روزانه ایستگاه­ های ­سینوپتیک واسنجی گردید. نتایج حاصل از این رویکرد نشان داد مداخله انسان در جریان­ های اصلی، پراکندگی شهری و روستایی، ایجاد آب‌بندان و تخریب مراتع و آسیب به جنگل ­ها از اصلی‌ترین عواملی است که در ایجاد سیلاب­ های ناگهانی در منطقه مؤثر بوده است. این رویکرد یکپارچه، ضرورت ارزیابی و اعتبارسنجی مداوم مدل‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی را در حوضه گرگانرود و جریان­های زودگذر آشکار کرد. نتایج تحقیق نشان داد که مناطق بسیار خطرناک سیل در نزدیکی شبکه زهکشی یافت شده است. همچنین عوامل تأثیرگذار مهم در معرض خطر سیلاب به ترتیب شامل انباشت جریان، ارتفاع و نفوذ آب خاک (همان وزن)، فاصله از شبکه زهکشی، متوسط باران سالیانه، تراکم زهکشی، کاربری زمین و شیب بوده است که موجب پاسخ‌های هیدرولوژیکی متفاوت به رخداد بارش در حوضه‌های مختلف منطقه شده و این امر بر ایجاد و ویژگی‌های سیلاب ناگهانی تأثیرگذار بوده است.

کلیدواژه‌ها

ارزیابی آسیب‌پذیری سیل؛ مدل‌سازی هیدرولوژیکی؛ تغییر کاربری زمین؛ تأثیر تغییر اقلیم؛ مدیریت حوضه آبریز؛ تحلیل جغرافیایی

مراجع

Aghel poor, P., & Nadi, M. (2019). Evaluating SARIMA Model Accuracy in Modeling and Long-Term Forecasting of Average Monthly Temperature in Different Climates of Iran. Journal of Climate Research, 1397(35), 113-126. [In Persian] https://clima.irimo.ir/article_83484.html

Asgari, S., & Safari, A. (2018). Investigation of flood capability in Jafarabad basin. Applied Researches in Geographical Sciences, 18(50), 77-90. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jgs.18.50.77

Bahri, M., & Dastorani, M. T. (2017). Evaluation of the Impacts of Climate andLand Use Changes on Hydrological Responses of EskandariBasin in the Future Decade. Journal of Geography and Environmental Hazards, 6(2), 37-57. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geo.v6i2.56262

Confesor, R. B., & Whittaker, G. W. (2007). Sensitivity analysis and interdependence of the SWAT model parameters. In 2007 ASAE Annual Meeting. American Society of Agricultural and Biological Engineers. https://doi.org/10.13031/2013.23224

Feloni, E., Mousadis, I., & Baltas, E. (2020). Flood vulnerability assessment using a GIS‐based multi‐criteria approach—The case of Attica region. Journal of Flood Risk Management, 13, e12563. https://doi.org/10.1111/jfr3.12563

Ghasemiayan, H., & Najafi, E. (2019). Flood Hazard Zoning in Kouhdasht City Using Hierarchical and Fuzzy Analysis Model. Geography and Human Relationships, 2(3), 403-417. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26453851.1398.2.3.24.6

Goodarzi, M., & Fatehifar, A. (2019). Flood risk zoning due to climate change under RCP 8.5 scenario using hydrologic model SWAT in Gis (Azarshahr basin). Applied Researches in Geographical Sciences, 19(53), 99-117. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jgs.19.53.99

Imani, T., Dalghandi, M., Emamgholizadeh, S., & Ganji -noroozi, Z. (2022). Effects of climate change on floods volume and peak discharge (Case Study: Qaran Talar sub-catchmaent). Iranian Journal of Ecohydrology, 9(1), 259-272. [In Persian] https://doi.org/10.22059/ije.2022.333410.1576

Iqbal, M. S., Dahri, Z. H., Querner, E. P., Khan, A., & Hofstra, N. (2018). Impact of climate change on flood frequency and intensity in the Kabul River Basin. Geosciences, 8(4), 114-130. https://doi.org/10.3390/geosciences8040114

Jia, J., Wang, X., Hersi, N. A., Zhao, W., & Liu, Y. (2019). Flood-Risk zoning based on analytic hierarchy process and fuzzy variable set theory. Natural Hazards Review, 20(3), 04019006. https://doi.org/10.1061/(ASCE)NH.1527-6996.0000329

Kastridis, A., Kirkenidis, C., & Sapountzis, M. (2020). An integrated approach of flash flood analysis in ungauged Mediterranean watersheds using post‐flood surveys and unmanned aerial vehicles. Hydrological Processes, 34(25), 4920-4939. https://doi.org/10.1002/hyp.13913

Khajuee, F., Khodashenas, S. R., & Mosaedi, A. (2021). The effect of human interventions on bed and right of way of Faroub Roman river and its flood characteristics. Iranian journal of Ecohydrology, 8(2), 369-379. [In Persian] https://doi.org/10.22059/ije.2021.309921.1383

Khosh Ravesh, M., Mir Naseri, M., & Pasarkello, M. (2018). Change Detection of Precipitation Trend of Northern Part of Iran using Mann- Kendall Non-Parametric Test. Journal Watershed Management Research, 8(16), 223-231. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jwmr.8.16.223

Kim, V., Tantanee, S., & Suparta, W. (2020). GIS-based flood hazard mapping using HEC-RAS model: A case study of lower Mekong river, Cambodia. Geographia Technica, 15(1), 16-26. https://doi.org/10.21163/gt_2020.151.02

Lu, Z., Zou, S., Xiao, H., Zheng, C., Yin, Z., & Wang, W. (2015). Comprehensive hydrologic calibration of SWAT and water balance analysis in mountainous watersheds in northwest China. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 79, 76-85. https://doi.org/10.1016/j.pce.2014.11.003

Meteorological organization of Golestan province. (2019). Statistics and data of meteorological stations. [In persian]

Młyński, D., Wałęga, A., Stachura, T., & Kaczor, G. (2019). A new empirical approach to calculating flood frequency in ungauged catchments: A case study of the upper Vistula basin, Poland. Water, 11(3), 601-622. https://doi.org/10.3390/w11030601

Nafarzadegan, A. R., Mohammadifar, A. A., Vagharfard, H., & Foruzanfard, M. (2019). Combination of Multi-criteria Decision-making Models and Regional Flood Analysis Technique to Prioritize Sub-watersheds for Flood Control (Case study: Dehbar Watershed of Khorasan). Journal of Geography and Environmental Hazards, 8(2), 27-45. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geo.v0i0.76607

Soltani, A., Galeshi, S., & Zeinali, E. (2000). Management and Planning Organization of Golestan province. [In Persian]

Yodying, A., Seejata, K., Chatsudarat, S., Chidburee, P., Mahavik, N., Kongmuang, C., & Tantanee, S. (2019). Flood hazard assessment using fuzzy analytic hierarchy process: A case study of Bang Rakam model in Thailand. In Proceedings of the 40th Asian Conference on Remote Sensing, Daejeon Convention Center (DCC), Daejeon, Korea, 14-18. https://www.researchgate.net/publication/336890938

Zaree, A., Asadi, E., Ebrahimi, A., Jafari, M., & Malekian, A. (2019). Study of temperature and precipitation changes under climate changes scenarios in rangelands of ChaharMahal-va-Bakhtiyari. Journal of Rangeland, 12(4), 426-436. [In persian] http://dorl.net/dor/20.1001.1.20080891.1397.12.4.5.5