Assessment the effects of vegetation degradation on runoff changes and water pollution potential in the sub-watersheds of the Eastern Azerbaijan province

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

Ardavan Zarandian ¹ , Majid Ramezani Mehrian ²

1 - Assistant professor, Research Group of Environmental Assessment and Risks, Research Center for Environment and Sustainable Development (RCESD), Tehran, Iran.
2 - Assistant professor, Department of Environmental Studies, The Institute for Research and Development in Humanities (Samt), Tehran, Iran.

Received: 2021-05-29 Accepted : 2021-08-28 Published : 2021-10-23

Keywords: watershed, Runoff, Water pollution, Vegetation, assessment,

Abstract :

Vegetation is an important factor affecting runoff, quantity and quality of water in a watershed. This study investigates the effects of vegetation reduction in the eastern watershed of Lake Urmia on two parameters of runoff and the potential for water pollution .The WWPSS model was used to simultaneously assess the three parameters. Vegetation shows a fraction of the types of grass, tree and land without vegetation that were obtained from MODIS VCF satellite images. Runoff was calculated as accumulated water budget downstream. This model also provides an indicator to determine the potential level of water pollution. The results showed that rangeland cover decreased by an average of about 32%. Also, the average runoff production increased by 2.6, 3.16, 2.9 and 3.25 percent, respectively, in the existing conditions in 4 sub-basins of Aji Chai, Qaleh Chai, Marduq Chai and Sufi Chai compared to the situation before the reduction of vegetation coverage. According to the results, the difference in water pollution potential between the baseline and existing conditions in different parts of the watershed has fluctuated in the range between -9 to15% and an average of 0.6%. This change has increased the pollution load in some places and decreased it in others; but in general, it has led to incremental changes in water pollution potential with an average of about 2.5% in the total watershed. The method used can be used to quantify and map ecosystem water changes and its application in environmental assessment and management.

References:

احمدی، ا.، و عصری، ی.، و طاطیان، م.، و تمرتاش، ر.، و یگانه، ح. 1397. بررسی اثر خشک شدن دریاچه ارومیه بر تغییرات جوامع گیاهی. مرتع, 12(2 ), 138-152.

امینی. ی. خورانی. ا. بختیاری کیا. م. آرخی. ص. 1396. ارزیابی آماری از انتقالات کاربری اراضی و پوشش زمین در حوضه آبخیز دریاچه ارومیه با استفاده از ماتریس انتقال. جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، سال پانزدهم، شماره اول، بهار و تابستان 96، شماره پیاپی 28.

ثانی خانی. ه. دین‌پژوه. ی. یوسف پور. س. قویدل زمان زاد. س. صولتی. ب. 1392. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه‌های آبریز (مطالعه موردی: حوضه آبخیز آجی چای در استان آذربایجان شرقی). نشریه آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 27، شماره 6، بهمن- اسفند 92، صفحات 1234-1225.

چاهوکی. ز. طاهری محمدآبادی. ن. آذرنیوند. ح. 1395. ارزیابی تغییرات مکانی پوشش گیاهی مراتع مناطق خشک و نیمه‌خشک با استفاده از سنجه‌های بوم‌شناسی سیمای سرزمین. مدیریت بیابان، دوره 4، شماره 7.

رجائی. ف. اسماعیلی ساری. ع. سلمان ماهینی. ع. دلاور. م. مساح بوانی. ع. 1395. بررسی ارتباط شکل و ساختار پوشش گیاهی با منابع آلودگی غیر نقطه‌ای جهت ارائه راهکارهای مدیریتی بهبود کیفیت آب. علوم و مهندسی محیط‌زیست، شماره 11، صفحات 49-60.

رستمی. ر. خورشید دوست. ع م. نیک جو. م ر. محمود زاده. ح. 1398. بررسی روند تغییرات کاربری شهرستان‌های شرق دریاچه ارومیه و شناسایی مناطق دارای قابلیت کشت گیاهان شوری پسند. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال نوزدهم، شماره 55، زمستان98، صفحات 152-135.

رضایی مقدم. م ح. اندریانی. ص. الماس پور. ف. ولی زاده کامران. خ. مختاری اصل. ا. 1393. بررسی اثرات تغییر کاربری و پوشش اراضی بر روی سیل‌خیزی و دبی رواناب (مطالعه موردی: حوضه آبریز سد علویان). مجله هیدروژئومورفولوژی، شماره 1، زمستان1393، صفحات 57-41.

رضایی مقدم. م ح. ولی زاده کامران. خ. رستم زاده. ه. رضایی. ع. 1391. ارزیابی کارایی داده‌های سنجنده مودیس در برآورد خشک‌سالی ( مطالعه موردی: حوضهی آبریز دریاچه ارومیه). جغرافیا و پایداری محیط، شماره 5، زمستان 91، صفحات 52-37.

غریب دوست. م. قربانی. م ح. فروزنده شهرکی. ا. 1395. برآورد میزان تأثیر تغییر اقلیم بر بارش-رواناب حوضه ی آبخیز صوفی چای. فصلنامه علمی-پژوهشی مهندسی منابع آب، سال نهم، تابستان 95.

کمالی، م.، س یونس زاده جلیلی، 1394. بررسی تغییرات کاربری زمین در حوضه آبخیز دریاچه ارومیه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. گزارش فنی دانشگاه صنعتی شریف .

محمدی. م. سلمانی. ح. روحانی. ح. شیخ. و. مردیان. م. 1395. مدلسازی اثر سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی بر پاسخ هیدرولوژیکی حوضه آبخیز قزاقلی. پژوهش‌های آبخیزداری، دوره 29، شماره 4.

محمودزاده. ح. یاری. ف. واحدی. ع. 1396. کاربرد تکنیک‌های دورسنجی و GIS برای پهنه‌بندی خطر سیلاب در شهر ارومیه با رویکرد تحلیل چند معیاره. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 49، شماره 4، تابستان 95.

هراتی. ح. کیا دلیری. م. توانا. ا. راهنورد. آ. امیرنژاد. ر. 1399. ارتباط تغییرات پهنه آبی و پوشش گیاهی در شرق دریاچه ارومیه با پدیده ریز گردها. نشریه مهندسی عمران و محیط‌زیست، انتشار آنلاین.

یاراحمدی. ج. نیک جو. م ر. 1391. بررسی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر وقوع سیلاب‌ها در حوضه صوفیچای. نشریه علمی پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی ( دانشگاه تبریز)، سال 16، شماره 39، بهار 1391، صفحات 169-151.

ALIZADEH‐CHOOBARI, O., AHMADI‐GIVI, F., MIRZAEI, N. & OWLAD, E. 2016. Climate change and anthropogenic impacts on the rapid shrinkage of Lake Urmia. International Journal of Climatology, 36, 4276-4286.

Armstrong, Lawrence E., and Evan C. Johnson. 2018. Water intake, water balance, and the elusive daily water requirement. Nutrients, 10(12), 1928.

BRUIJNZEEL, L., MULLIGAN, M. & SCATENA, F. N. 2011. Hydrometeorology of tropical montane cloud forests: emerging patterns. Hydrological Processes, 25, 465-498.

CARROLL, M., TOWNSHEND, J., HANSEN, M., DIMICELI, C., SOHLBERG, R. & WURSTER, K. 2010. MODIS vegetative cover conversion and vegetation continuous fields. Land Remote Sensing and Global Environmental Change. Springer

GAITAN, J. J., OLIVA, G. E., BRAN, D. E., MAESTRE, F. T., AGUIAR, M. R., JOBBAGY, E. G., BUONO, G. G., FERRANTE, D., NAKAMATSU, V. B. & CIARI, G. 2014. Vegetation structure is as important as climate for explaining ecosystem function across P atagonian rangelands. Journal of Ecology, 102, 1419-1428.

Jia, X., Varbanov, P. S., Klemeš, J. J., & Wan Alwi, S. R. 2019. W ater availability footprint addressing water quality. Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, 7(1), 72-86.

Malian, A., Mohammadi, A., Valiallahi, J. 2017. Surrounding Environment Change during the Past 60 Years by Means of Remote Sensing Geobased Analyses. Hydrogeomorphology, 3(9), 43-62.

Mazzei, C.A., Marangoni, T. T., Oliveira, J. N. D. 2018. Q uantitative analysis of environmental impact assessments of hydroelectric power plants on the IBAMA database and evaluation of the hydrological parameters used. Engenharia Sanitaria e Ambiental, 23, 425-429.

MULLIGAN, M. 2012. WaterWorld: a self-parameterising, physically based model for application in data-poor but problem-rich environments globally. Hydrology Research, 44, 748-769.

MULLIGAN, M. 2013. WaterWorld: a self-parameterising, physically based model for application in data-poor but problem-rich environments globally. Hydrology Research, 44, 748-769.

MULLIGAN, M. 2016. Computational Policy Support Systems for Understanding Land Degradation Effects on Water and Food Security for and from Africa. Land Restoration. Elsevier.

PISSARRA, T. C. T., VALERA, C. A., COSTA, R. C. A., SIQUEIRA, H. E., MARTINS FILHO, M. V., VALLE JúNIOR, R. F. D., SANCHES FERNANDES, L. F. & PACHECO, F. A. L. 2019. A regression model of stream water quality based on interactions between landscape composition and riparian buffer width in small catchments. Water, 11, 1757.

VAN SOESBERGEN, A. 2013. Impacts of climate change on water resources of global dams. King's College London (University of London).

VAN SOESBERGEN, A. & MULLIGAN, M. 2014. Modelling multiple threats to water security in the Peruvian Amazon using the WaterWorld policy support system. Earth System Dynamics, 5, 55-65.

YARAHMADI, J. & NIKJOO, M. R. 2012. The Study of the Effects of Landuse Changes on Flood Occurrence in Sofi Chai Basin. Geography and planning, 16 (39), 151-169

.Zhang, L., Hickel, K., Dawes, W., Chiew, F.H., Western, A., Briggs, P., 2004. A rational function approach for estimating mean annual evapotranspiration. Water Resources Research 40.

ZARANDIAN, A., YAVARI, A. R. & REZA, H. 2016. Modeling Land Use Change Impacts on Water-Related Ecosystem Services Using a Policy Support System.