بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی در روند سیلاب حوضه آبریز مردق‌چای با استفاده از مدل SWAT و شبکه عصبی مصنوعی

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 23 خرداد 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2025.92648.1558

نویسندگان

محمدحسین رضائی مقدم^{* 1}؛ عاطفه حقیقت²؛ توحید رحیم پور³؛ عبدالله بهبودی⁴

¹استاد گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز و انجمن مخاطره‌شناسی ایران، تبریز، ایران

²کارشناس ارشد ژئومورفولوژی، گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

³پژوهشگر پسادکتری، گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

⁴دکتری ژئومورفولوژی، گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در طی چند دهه اخیر، تحولات محسوسی در گستره حوضه آبریز مردق‌چای با هدف توسعه زمین‌های زراعی، گسترش سکونتگاه‌ها و مقاصد دیگر صورت گرفته است. در طی این مدت چندین رویداد در جریانات سطحی و طغیان رودخانه‌ها از جمله سیلابی شدن شهرک‌ها و تخریب زیرساخت‌ها در طول فصل بارندگی مشاهده گردیده است. بر همین اساس، پژوهش حاضر به مطالعه و ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر سیلاب در سطح حوضه مردق‌چای در استان آذربایجان شرقی پرداخته است. ابتدا طبقه‌بندی کاربری اراضی با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی انجام شده و نقشه‌ کاربری اراضی در سال‌های 2001، 2011 و 2021 به دست آمده است. در ادامه، مدل SWAT بر روی نتایج طبقه‌بندی کاربری اراضی به اجرا درآمده است. مطابق نتایج، در طی مدت زمان بیست ساله، به استثنای اراضی بایر، دیگر طبقات کاربری اراضی دارای روند غالب افزایشی بوده‌اند که مراتع منطقه با بیشترین رشد وسعت مواجه شده است. نتایج مدل SWAT نیز حاکی از این بوده که روند رواناب در سطح حوضه مردق‌چای تا حد زیادی با روند تغییرات کاربری اراضی منطقه در طی این مدت همسو بوده است و رشد گستره اراضی مرتعی و ساخته‌شده در سطح منطقه تأثیر کاملاً مستقیمی بر افزایش رواناب در این نواحی جنوبی گذاشته است و با توجه به تأثیر توپوگرافی و شیب حوضه بر روند جریان و نفوذناپذیرتر بودن سطح زمین در نواحی جنوبی نسبت به سایر نواحی، پتانسیل سیل‌خیزی در این نواحی بسیار بالاتر از سایر مناطق تشخیص داده شده است.

کلیدواژه‌ها

تغییرات کاربری اراضی؛ سیلاب؛ مدل SWAT؛ شبکه عصبی مصنوعی؛ حوضه آبریز مردق‌چای

مراجع

Achugbu, I. C., Olufayo, A. A., Balogun, I. A., Dudhia, J., McAllister, M., Adefisan, E. A., & Naabil, E. (2022). Potential effects of Land Use Land Cover Change on streamflow over the Sokoto Rima River Basin. Heliyon, 8(7), e09779. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09779

Arnold, J. G., Moriasi, D. N., Gassman, P. W., Abbaspour, K. C., White, M. J., Srinivasan, R., ... & Jha, M. K. (2012). SWAT: Model use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE, 55(4), 1491-1508. https://doi.org/10.13031/2013.42256

Bakhtiyari, M., Komeh, Z., & Memarian, H. (2018). A Comparison of Fuzzy Analytic Hierarchy Process, Artificial Neural Network and Area Density in Quantitative Evaluation and Landslide Susceptibility Mapping within GIS Framework (Case Study: Simereh Homiyan Watershed). Journal of Geography and Environmental Hazards, 7(3), 19-40. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geo.v0i0.67234

Choto, M., & Fetene, A. (2019). Impacts of land use/land cover change on stream flow and sediment yield of Gojeb watershed, Omo-Gibe basin, Ethiopia. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 14, 84-99. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2019.01.003

Dastres, R., & Soori, M. (2021). Artificial neural network systems. International Journal of Imaging and Robotics (IJIR), 21(2), 13-25. https://hal.science/hal-03349542v1

Eastman, J. R., & Toledano, J. (2018). A short presentation of the Land Change Modeler (LCM). Geomatic Approaches for Modeling Land Change Scenarios, 499-505. https://doi.org/10.1007/978-3-319-60801-3_36

Ghazavi, R., & Fazeli, A. (2019). Investigation the effects of land use change on surface runoff using Remote sensing and SWAT model. Journal of Water and Soil Conservation, 25(6), 191-206. [In Persian] https://doi.org/10.22069/jwsc.2019.12697.2739

Haleem, K., Khan, A. U., Ahmad, S., Khan, M., Khan, F. A., Khan, W., & Khan, J. (2022). Hydrological impacts of climate and land-use change on flow regime variations in upper Indus basin. Journal of Water and Climate Change, 13(2), 758-770. https://doi.org/10.2166/wcc.2021.238

Khoi, D. N., Loi, P. T., & Sam, T. T. (2021). Impact of future land-use/cover change on streamflow and sediment load in the Be River Basin, Vietnam. Water, 13(9), 1244. https://doi.org/10.3390/w13091244

Maru, H., Haileslassie, A., Zeleke, T., & Teferi, E. (2023). Analysis of the impacts of land use land cover change on streamflow and surface water availability in Awash Basin, Ethiopia. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 14(1), 1-25. https://doi.org/10.1080/19475705.2022.2163193

Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., Williams, J. R., & King, K. W. (2005). Soil and water assessment tool: theoretical documentation.

Rahmati, F., Rezaei Moghaddam, M. H., & Nikjoo, M. R. (2021). The Effects of Land use Change on Erosion & Flood in Saqqez basin before & after Shahid Kazemi Dam Construction, Arc Swat model. Geography and Human Relationships, 4(1), 127-144. [In Persian] https://doi.org/10.22034/gahr.2021.285039.1545

Rezaei Moghaddam, M. H., & Rahimpour, T. (2024). Preparation of flood hazard potential map using two methods: Frequency Ratio and Statistical Index (Case study: Aji Chai Basin). Environmental Management Hazards, 10(4), 291-308. [In Persian] https://jhsci.ut.ac.ir/article_95951.html?

Salarin, F., Tatian, M. R., Ghanghermeh, A., & Tamartash, R. (2022). Modeling land cover changes in Golestan province using land change modeler (LCM). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 12(4), 47-70. [In Persian] https://doi.org/10.30495/girs.2021.681267

Shirani, K., Heydari, F., & Arabameri, A. (2017). Comparison of artificial neural network and multivariate regression methods in landslide hazard zonation, case study: Vanak Basin, Isfahan province. Watershed Engineering and Management, 9(4), 451-464. [In Persian] https://doi.org/10.22092/ijwmse.2017.101725.1031

Sugianto, S., Deli, A., Miswar, E., Rusdi, M., & Irham, M. (2022). The effect of land use and land cover changes on flood occurrence in Teunom Watershed, Aceh Jaya. Land, 11(8), 1271. https://doi.org/10.3390/land11081271

Tali, M. P. A. (2011). Land use/land cover change and its impact on flood occurrence: a case study of upper Jhelum floodplain. (Master's thesis). University of Kashmir.

Yari, M., Soltani-Gerdefaramarzi, S., & Ghasemi, M. (2019). Investigation of the Effect of to Land Use Changes on Flood Hydrograph and Fluctuations of Groundwater Level in Part of Ghareh Souh Basin. Journal of Geography and Environmental Hazards, 8(3), 41-58. https://doi.org/10.22067/geoeh.2024.88423.1493