مدل‌سازی اثر تغییر کاربری اراضی بر میزان رواناب سطحی در حوزه آبخیز خرم‌آباد با استفاده از تلفیق مدل L- THIA و RS و GIS

محورهای موضوعی : منابع طبیعی

حدیث رشیدی ¹ (کارشناس ارشد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی ،دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران.)
علی حقی زاده ² (دانشیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران. *(مسوول مکاتبات))
حسین زینی وند ³ (دانشیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران.)
ناصر طهماسبی پور ⁴ (دانشیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/10/11 تاریخ پذیرش : 1396/05/04 تاریخ انتشار : 1400/03/01

کلید واژه: حوزه ‌ خرم‌آباد, تغییر کاربری زمین, رواناب, مدل‌سازی هیدرولوژیکی, L-THIA,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف : تغییرات کاربری زمین ، عمدتاً فواید اجتماعی- اقتصادی زیادی را به دنبال دارد . با این‌حال، این تغییرات آثار منفی را به محیط‌زیست طبیعی وارد می‌کند. به علت حجم زیاد رواناب ناشی از عدم نفوذپذیری در سطح شهر و عدم تعبیه مناطق خاص یا هرگونه سازه جهت نفوذ آب علاوه بر مشکل آب‌گرفتگی در مناطق پست شهر مطالعات متعددی برای توسعه‌ی مدل‌ها با رویکرد شبیه سازی تغییرات کاربری اراضی صورت گرفته است. در این تحقیق از مدل L-THIA برای تخمین رواناب ناشی از تغییر کاربری در حوزه‌ی خرم‌آباد استفاده‌شده است. مدل L-THIA، مدلی برای ارزیابی آثار بلندمدت حاصل از تغییر کاربری زمین بر منابع آبی است که با استفاده از داده‌های ساده و در دسترس نظیر داده‌های اقلیمی بلندمدت، نقشه‌ی کاربری اراضی و نقشه‌ی خاک قابل‌اجراست.روش بررسی : این مطالعه ، در دوره زمانی 10 ساله و در فاصله زمانی سال های 1383-1393 انجام شد. تصاویر لندست از سایت سازمان زمین‌شناسی ایالت متحده دانلود ‌گردید و تصحیحات مختلف بر روی آن ها انجام ‌گردید. نقشه‌های کاربری زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست 7 سنجنده ETM و تصاویر لندست 8 مربوط به سنجنده OLI به ترتیب مربوط به سال‌های 1383 و 1393 تهیه و مورداستفاده قرار گرفت. داده‌های بارش از سازمان آب منطقه‌ی تهیه می‌گردد. پس از مرتب کردن برای تجزیه‌وتحلیل آتی آماده می‌شوند با تلفیق نقشه کاربری اراضی و نقشه‌ی بافت خاک در نرم‌افزار جی آی اس، گروه هیدرولوژیکی خاک تولید می‌گردد. و درنهایت نقشه‌های آماده‌شده به مدل L-THIA داده می‌شود و تأثیر تغییر کاربری بر رواناب سطحی بررسی می‌گردد.یافته‌ها: نتایج مدل‌سازی با استفاده ازL-THIA ، افزایش رواناب سالانه در طی ده سال را نشان می‌دهد طبق نتایج مدل، میانگین میزان عمق رواناب منطقه، از سال 1383 تا 1393 از مقدار 12/16 به مقدار 32/18 رسیده است. نتایج حاصل از اجرای مدل افزایش حجم و عمق رواناب سطحی در فاصله‌ی زمانی موردنظر را نشان داد که این امر سبب ضرورت کنترل بر تغییرات کاربری زمین در منطقه شده است. تغییرات کاربری عمدتاً در جهت افزایش مناطق مسکونی و کاهش سطح زمین‌های جنگلی و مرتعی است.بحث و نتیجه‌گیری: همان‌طور که از نتایج این تحقیق برمی‌آید مدلL-THIA ، قابلیت مناسبی در بیان نحوه‌ی اثر تغییر کاربری بر مقادیر حجم و عمق رواناب دارد. همچنین با استفاده از نتایج مطالعه، می‌توان برنامه‌های کنترلی برای تغییرات کاربری زمین جهت جلوگیری از افزایش رواناب در منطقه تهیه نمود.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: land use change, mainly socio-economic benefits to follow. However, these changes have negative effects on the natural environment. Due to the high volume of runoff from a lack of permeability in the city and Non-use of certain areas or any structure in addition to the problem of flooding in low-lying areas for water infiltration in several studies to develop models with simulation approach to land use changes have taken place. In this study, L-THIA model for estimating runoff from land use changes in the area of Khorramabad is used. The Model of L-THIA, a model to assess long-term effects land use change on water resources using simple and availability data Such as long-term climate data, land use map and soil map applicable.  Methods: This study was conducted in a period of 10 years and in the period of 2004-2014. Landsat images from the site the US Geological Survey has been downloaded and various corrections have been made. Land use maps were prepared and used using Landsat 7 satellite images of ETM sensors and Landsat 8 images of OLI sensors related to 2004 and 2014, respectively. Precipitation data are provided by the Regional Water Authority. After sorting, they are prepared for future analysis. By combining land use map and soil texture map in GIS software, the soil hydrological group is produced. Finally, the prepared maps are given to the L-THIA model and the effect of land use change on surface runoff is investigated.Findings: The results of modeling using L-THIA, increased annual runoff in ten years shows that this increased volume of runoff and the need for control over land use change in the region. User modifications to increase mainly in residential areas and loss of woodland and grassland.Discussion and Conclusion: As the results of this study show, the L-THIA model has a good ability to express the effect of land use change on the volume and depth of runoff. Also, using the results of the study, it is possible to prepare control programs for land use changes to prevent runoff in the area. 

منابع و مأخذ:

1. Oluseyi, O.F. 2006. Urban Land Use Change Analysis of a Traditional City from Remote Sensing Data: The Case of Ibadan Metropolitan Area, Nigeria. Humanity & Social Sciences Journal. (1): 42- 61


2. Barati et al,2009, Investigation of land use changes under Shahrokh Castle basin using remote sensing technique, 13th year, forty-seventh pages 365-349. (In Persian)


3. Sanainejad, et al., "Using satellite imagery for vegetation studies, comparing different vegetation indices, a case study of Neishabour region, 2008", Proceedings of the 5th National Congress of Agricultural Machinery Engineering and Mechanization, Shahrivar, Mashhad. (In Persian)


4. Ahmadi, Rashid, "The role of land use in creating and intensifying the movements of forest stands", Master Thesis, Faculty of Humanities, 1995, Tarbiat Modares University, 124 pages. (In Persian)


5. Shiravand, Sirus, "Land use change and its effect on surface runoff and groundwater fluctuations (Case study: Najafabad plain)". Thesis of Isfahan University of Technology, 2013, Faculty of Natural Resources. (In Persian)


6. Chio, W., and Deal, B. M., 2008. Assessing Hydrological Impact of Potential Land use Change through Hydrological ang Land use Change Modeling for the Kishwaukee River Basin (USA). Journal of Environmental Management, 86, 1119-1130.


7. Lin, Y. P; Hong, N. M; Wu, P. J; Wu, C. F. and Verburg, P. H. 2007. Impacts of land use change Wu-Tu watershed in Northern Taiwan. Landscape and urban planning. (80): 111-126.


8. Lim, K. J; Engel, B. A; Kim, Y; Bhadori, B and Harbor, J. 2001. Development of the long-term hydrologic impact assessment (LTHIA) WWW systems. This paper was peer- reviewed for scientific content. Pages 1018- 1023. In: D. e. Stott, R.H. Mohtar and G.C. Steinhardt (eds). Sustaining the globl fram. Selected papers from the 10th international soil conservation organization meeting held may 24- 29, 1999 at Purdue University and the USDA- ARS national soil erosion research laboratory.


9. Lim, K. J; Engel, B. A; Tang, Z; Muthukrishnan, S; Choi, J. and Kim, K. 2006. Effects of calibration on L-THIA GIS runoff and pollutant estimation. Journal of Environmental Management. (78): 35-43.


10. Goldavi, Somayeh et al., "Evaluation of the effects of land use change on surface water using L-THIA model in Gorgan region", 2015, Environmental Research, Volume 6, Number 11, Spring and Summer 2015, from pages 131 to 140 . (In Persian)


11. Wafahkhah, Mehdi et al., "The effect of land use change on the amount of runoff in the Chalous River watershed", 2015, Echo Hydrology, Volume 2, Number 2, Summer 94, p. 22. (In Persian)


12. Yaoze,M, Optimal selection and placement of green infrastructure to reduce impacts of landuse change and climate change on hydrology and water quality: An application to the Trail Creek Watershed, Indiana. Science of the Total Environment, 2016. Volume553, 149-163


13. Salman Mahini-A, Hossein Nia-A, Ghasempoori-M, Tavassoli-A, Rezaei-M, "Long-term evaluation of hydrological effects (L-THIA) of land use change on annual runoff at the watershed scale", Geography and Development, 1391. (In Persian)


14. Tang, Z., B. A. Engel, B. C. Pijanowski and K. J. Lim. 2005. Forecasting land use change and its environmental impact at a watershed scale. Journal of Environmental Management 76: 35–45.


15. Beheshti Javid, Ibrahim, "Zoning of flood potential of Balghuluchay catchment". 1390, Master Thesis. Tehran Teacher Training University, Faculty of Geography. (In Persian)


16. Darvishsefat, Ali Asghar, "Environmental Assessment and Planning with Geographic Information Systems (GIS)", 2001, Second Edition, University of Tehran Press. (In Persian)


17. Perumal, K., Bhaskaran, R., 2010, Supervised performance of multispectral images. Journal of Computing, 2 (2): 124-129.


18. Afifi, A.A., Clark, V. 1984, Computer-aided multivariate analysis, Lifetime Learning Pub., 458p.


19. Bronstert, A., Niehoff, D., Bürger, G. 2002, Effects of Climate and Landuse Change on Storm Runoff Generation: Present Knowledge and Modelling Capabilities. Hydrological Processes, 16(2), 509-529.


20. Malmiran, Hamid, "Digital Processing of Satellite Images", 2001, Ministry of Defense and Armed Forces Support Publications, 279 p. (In Persian)


21. Zahedi, Ehsan et al., "Study of land use change and its effect on hydrology of Ziarat Gorgan urban watershed", Proceedings of the 7th National Conference on Watershed Management Science and Engineering, 2011, Faculty of Natural Resources, University of Isfahan. (In Persian)


22. Engel, B. 2005. Long-Term Hydrological Impact Assessment version-2.3. United States Environmental Protection Agency (EPA). Http:/www.ecn.purdue.edu/runoff.


23. Maalim, F. K., Melesse, A. M., Belmont, P., Gran, K. B., 2013. Modeling the impact of land use changes on runoff and sediment yield in the Le Sueur watershed, Minnesota using GeoWEPP. Catena, 107, 35-45.


24. Perry, T. and Nawaz, R. 2008. An investigation into the extent and impacts of hard surfacing of domestic gardens in an area of Leeds, United Kingdom. Landscape and Urban Planning. (86): 1-13.