بررسی تأثیر شبکه­ های آبیاری سدکرخه بر تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویرماهواره ای - مطالعه موردی: منطقه نیمه خشک دشت عباس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیابانزدایی،دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی،دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه تهران

3 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشگاه ایلام

4 دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی،دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه تهران

10.22131/sepehr.2018.32337

چکیده

دردهههایاخیر،تغییراتسریعکاربریاراضیبه ویژه در مناطق دارای اکوسیستم حساس باپیامدتخریبمنابعطبیعی همراه بوده است. متأسفانهبخشمهمیازاینتغییرات، غیراصولیوخارجازبرنامه بودهکهاطلاعازاینتغییرات برای برنامهریزان اهمیت بسزایی دارد. دراین مطالعهتغییراتپوششاراضیدر دو دورة قبل و بعد از بهرهبرداری از شبکههای آبیاری سد کرخه به دشت عباس در استان ایلام مورد ارزیابی قرار گرفت. از تصاویر سنجنده­های لندست TM، ETM+ و OLI به ترتیب برای سال­های 1368، 1382 و 1392 و همچنین نقشه­هایتوپوگرافی و پوشش منطقه استفاده گردید. تصاویر هر سه مقطع زمانی به پنج طبقة کاربری مرتع، اراضی کشاورزی، اراضی مسکونی، بستر رودخانه و اراضی بایر و تپه ماهور طبقه­بندی شدند.همچنین به منظور تعیین دقیقتر تغییرات افزایشی کاهشی مساحت­ها برای دو دوره بدست آمد. نتایج نشان داد که در طول دو دوره کاربری بایر و تپه ماهور بیشترین مساحت از منطقه را در بر گرفته است، به طوریکه دوره اول 1/12344 هکتار و دوره دوم 5/17370 هکتار بوده است. همچنین طی دو دوره طبقه مرتع با تخریب مواجه بوده با این تفاوت که در دورة دوم، 3/14% بیشتر از دورة اول بوده است. همچنین در دورة دومبه دلیل بهرهبرداری کشاورزان از سیستم­های آبیاری تغییرات کاربریها بیشتر به سمت تبدیل به کاربری کشاورزی بوده است، به طوری که طی 10 سال 8/3671 هکتار 550% به این اراضی افزوده شده است. بیشترین تبدیل کاربری به کاربری کشاورزی مربوط به کاربری اراضی بایر و تپه ماهور بوده است. این اراضی به علت اینکه در بین اراضی کشاورزی و در فاصله کمی نسبت به سیستمهای آبیاری واقع گردیدهاند، توسط ساکنان منطقه بیشتر دستخوش تغییر قرار گرفتهاند. بامشخصنمودنحریمبرایاراضی کشاورزیمیتوانتاحدود زیادیازتغییرات کاربری اراضی در دشت مذکور جلوگیرینمود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The impact of irrigation system of Karkheh Dam on land use changes using satellite images Case study: semi-arid region of Abbas Plain

نویسندگان [English]

  • Kamran Karimi 1
  • Gholamreza Zehtabian 2
  • Marzban Faramarzi 3
  • Hassan Khosravi 4
1 PhD Student of combating desertification, Gorgan agriculture and natural resources University
2 Professor, Faculty of natural resources, University of Tehran
3 Asisstantprofesor, Department of range and watershed, University of Ilam
4 Associate profesor, Faculty of natural resources, University of Tehran
چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
Land use changes is a widespread and accelerating process, mainly driven by natural phenomena and anthropogenic activities, which in turn drive changes that would impact natural ecosystem. Because of the human population growth and its impacts, land-use patterns are changing very fast. Most of the population in Iran depends on agriculture, so the land use changes are mostly linked to agricultural developments. In recent decades, rapid land use changes have been associated with the degradation of natural resources, especially in sensitive ecosystems. On the other hand, like many other developing countries in the world, significant land-cover changes have been occurred in Iran within two last centuries. These changes were primarily due to human activities in connection with the population increase, which forced people to clear forest for cultivation and other activities. This study tries to present the effect of irrigation systems on land use changes since over three decades.
 
Methodology
Abbas plain with a surface area of 34104 ha, is located in Ilam province near the Iran’s western border. The average of annual precipitation and temperature are 207mm and 26.1o respectively. Karkheh dam, one of the largest soil dams in the world and the largest soil dam in Iran and the Middle East, located 15 km east of Abbas plain. The Karkheh Dam is designed to irrigate 320,000 hectares of downstream land including Abbas plain. The water transfer project to the Abbas plain was launched in May 2005. In the present study area, changes in land cover were evaluated in the pre and after- exploitation period of irrigation networks of Karkheh dam to the Abbas plain in Ilam province, Iran. To obtain more accurate results, Landsat sensors imagery of TM, ETM + and OLI were used for the years of 1989, 2003 and 2013, as well as topographic maps, Google Earth images and area coverage. To classify the land use changes, supervised classification method with maximum likelihood algorithm was applied in the ENVI4.8 software. Images of all three periods were classified into five classes: rangelands, agricultural land, residential land, river bed and barren lands and hill moor. In order to determine more precisely changes, areas were obtained for two other periods.
Results
The classification accuracy results showed that the Kappa line was more than 87% for every three years and the overall accuracy obtained were 90.43%, 92.28% and 94.76% respectively for these years. The results also showed that barren lands and hill moor class has covered the largest area of this study place during the two periods (pre and after- exploitation), so that, it was 12344.1 hectares in the first period and 17370.5 hectares in the second one. In both study periods, the rangeland class has been destroyed, but in the second period 13.8% was destroyed more than the first one. Due to the exploitation of irrigation systems by farmers in the second period, more changes in land use have been converted to agricultural use, so that, 3671.8 hectares (55%) have been added to these lands during 10 years. The growth of residential areas was 0.27% of the study area after channelling, which was estimated 1.6 times higher than the first one. The area increase average in this class is 10.2 hectares per year. The most frequent conversion to farm use was barren lands and hill moor class. These lands have undergone a change by residents of the region due to their location between agricultural lands and a short distance from irrigation systems. A large number of land use changes can be prevented by defining the scope for agricultural land.
 
Conclusion and Discussion
In the present study area, irrigation has been in practice since over 25 years ago. Significant land-use changes have occurred in the study area in response to the Karkheh Dam from time to time affecting agricultural productivity leading to land-use changes. Unfortunately, some parts of these changes are out of schedule and unskillful and, that is significant for planners to know about these. All in all, for providing management activities and environmental programmes, accurate data on land use changes are essential. Satellite images and maximum likelihood algorithm provide the baseline data essential for proper understanding on the land-use patterns in the past and its impacts. It is also proper to understand the past land use changes ratio, and the physical and socio-economic factors behind.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land use
  • Change detection
  • Kappa coefficient
  • Karkheh Dam
  • Abbas Plain

1.  ایرانمهر، م.، پورمنافی، س.، سفیانیان، ع.، 1394، پایش اکولوژیکی و بررسی تغییرات مکانی-زمانی پوشش اراضی با تأکید بر مقدار مصرف آب بخش کشاورزی در محدوده‌ی زاینده رود، مجله اکوهیدرولوژی، دوره 2، شماره 1: 38-23.

2. براتی قهفرخی، س.، سلطانی کوپایی، س.، خواجه‌الدین، س.ج.، رایگانی، ب.، 1388، بررسی تغییرات کاربری اراضی در زیر حوضه قلعه شاهرخ با استفاده از تکنیک سنجش از دور (دوره زمانی 81-1354)، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال13، شماره 47: 349-365.

3. زاهدی فرد، ن. خواجه الدین، س.ج.، جلالیان، ا.، 1383، کاربرد داده های رقومی سنجنده TM در تهیه نقشه کاربری اراضی در حوضه آبخیز بازفت، نشریه علوم آب و خاک، دوره 8، شماره 2: 105-91.

4. سلمان ماهینی، ع. ح.، فضلی، ر.، دریانبرد، ح.،کامیاب، ف.، فندرسکی، ل.، داور، ح.، آذرمدل، الف.، مهری، و.، خیرآبادی، و، 1390، پهنه­‌بندی و تعیین درجه حساسیت اکولوژیکی نواحی ساحلی، سازمان حفاظت محیط زیست، تهران،231ص.

5. شتایی، ش. و عبدی، ا، 1386، تهیه نقشه کاربری اراضی در مناطق کوهستانی زاگرس با استفاده از داده‌های سنجنده   ETM (منطقه مورد مطالعه:حوزه سرخاب خرم آباد لرستان)، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال 14، شماره 1: 138-129.

6. عبدالعلی‌­زاده، ز.، ابراهیمی، ع، 1394، پیش­‌بینی تغییرات پوشش اراضی منطقه حفاظت شده سبز کوه با استفاده از مدل CA-Markov، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد22، شماره 1: 30-21.

7. عسگریان، علی، 1392، آشکارسازی تغییرات پوشش سرزمین با استفاده از سنجش از دور و سنجه‌­های سیمای سرزمین: مطالعه موردی شهرستان ساری. جباریان امیری، ب.، علیزاده شعبانی، ا.  پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، گروه محیط زیست. 136 ص.

8. علوی پناه، س.ک، مسعود، م، 1380، تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده‌های رقومی ماهواره‌ای لندست TM و سیستم اطلاعات جغرافیایی در مطالعه موردی منطقه موک استان فارس، مجله علوم و کشاورزی و منابع طبیعی. دوره 8، شماره 1: 76-65.

9. علی محمدی، ع.، موسیوند، ع.ج.، شایان، س، 1389، پیش بینی تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌­ای و مدل زنجیره‌­ای مارکوف. مدرس علوم انسانی- برنامه ریزی و آمایش فضا، دوره 14، شماره 3:  130-117.

10. فلاحتکار، س.، سفیانیان، ع.، خواجه‌الدین، س.ج.، ضیایی، ح.ر، 1388، بررسی روند تغییرات پوشش اراضی اصفهان در 4 دهه گذشته  با استفاده از سنجش از دور، نشریه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد 13, شماره 47: 395-381.

11. کریمی، کامران، 1393، بررسی روند و پیش‌بینی بیابان‌زایی دشت عباس با استفاده از شبکه عصبی(با تأکید بر فاکتورهای بیوفیزیکی)، زهتابیان، غ.ر.، فرامرزی، م. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی. 110 ص.

12. کریمی، ک.، کمکی، چ.ب، 1394، پایش، ارزیابی و پیش‌بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی/پوشش زمین با استفاده از مدل زنجیره‌ای مارکوف (مطالعه موردی: دشت بسطاق - خراسان جنوبی)، مجله سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال 6، شماره 2: 88-75.

13. کلانتری، ن.، سامانی، س، 1387، بررسی تأثیرکمی و کیفی سد کرخه بر  سفره آبدار دشت سرخه( اوان)، وزارت نیرو، دفتر تحقیقات و استانداردهای سد و نیروگاه سازمان آب و برق خوزستان.

14. متکان، ع.ا.، سعیدی، خ.، شکیبا، ع.، حسینی اصل، ا، 1389، ارزیابی تغییرات پوشش اراضی در ارتباط با احداث سد طالقان با استفاده از تکنیک های سنجش از دور، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 16 ، شماره 19: 64-45.

15. هادیان، ف.، جعفری، ر.، بشری، ح.، رمضانی، ن، 1392، بررسی آثار سد حنا بر تغییرات سطح کشت و کاربری اراضی، اکولوژی کاربردی،  سال 2،  شماره 4: 114-101.

16. Aspinal, R. J. and Hill, M. J. (2008). Land use Change: Science, Policy and Management. Taylor & Francis Group. New York. P 220

17. Dontree, S.(2003). October. Land use dynamics from multi-temporal remotely sensed data-a case study Northern Thailand. In Map Asia 2003 Conference, Kuala Lumpur, Malaysia.

18. Günlü, A., Sivrikaya, F., Baskent, E. Z., Keles, S., Cakir, G. and Kadiogullari, A. I.(2008). Estimation of Stand Type Parameters and Land Cover mapping Using Landsat-7 ETM+ Imagery: A Case Study from Turkey, Sensorse 8, Basel 4. Pp 2509- 2525.

19. Jones, D.A., Hansen, A.J., Bly, K., Doherty, K., Verschuyl, J.P., Paugh, J.I., Carle, R. and Story, S.J.(2009). Monitoring land use and cover around parks: A conceptual approach. Remote Sensing of Environment, 113, no7, pp.1346-1356.

20. Koomen, E. and Stillwell, J.(2007). Modelling land-use change. In Modelling land-use change, Springer Netherlands. pp. 1-22.

21. Lausch, A. and Herzog, F.(2002). Applicability of landscape metrics for the monitoring of landscape change: issues of scale, resolution and interpretability. Ecological indicators, 2, no1, pp.3-15.

22. Zhao, Q., Liu, Sh., Dong, Sh. (2010). Effect of Dam Construction on Spatial-Temporal Change of Land Use: A Case Study of Manwan, Lancang River, Yunnan, China, Procedia Environmental Sciences, Volume 2, pp 852-858.

23. Lu, D., P. Mausel, E. Brondizio and E. Moran. (2004). Change detection techniques. International J. Remote Sens. 25, no12, pp 2365-2407.

24. Ozesmi,S.L., E.M.,Bauer. (2002). Satellite remote sensing of wetlands. Wetlands Ecology and Management. 10, no 5, pp 381-402.

25. Richards John A., Xiuping Jia. (2006). Remote Sensing Digital Image Analysis: An Introduction, 4th Edition. Springer. 495p

26. Shalaby, A. and Tateishi, R.(2007). Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt. Applied Geography, Volume 27, Issue 1, pp.28-41.

27. Wijanarto AB. (2006). Application of Markov Change Detection Technique for Detecting Landsat ETM Derived Land Cover Change Over Banten Bay, Journal of Ilmiah Geomatika 12, no 1, pp 11-21.

28. Wijesundara, C. J. and N. D. K. Dayawansa. (2011). Construction of Large Dams and their Impact on Cultural Landscape: A Study in Victoria Reservoir and the Surrounding Area. Tropical Agricultural Research 22, No 2, pp 211-219.

29. Yuan F, Sawaya KE, Loeffelholz BC, Bauer ME. (2005). Land cover classification and change analysis of the Twin Cities (Minnesota) Metropolitan Area by multitemporal Landsat remote sensing. Remote Sensing of Environment, 98, no 2. Pp 317-328.

30. Yuan, F., Sawaya, K.E., Loeffelholz, B.C. and Bauer, M.E.(2005). Land cover classification and change analysis of the Twin Cities (Minnesota) Metropolitan Area by multitemporal Landsat remote sensing. Remote sensing of Environment, 98, no 2, pp.317-328.

31. Rawat, J.S. and Kumar, M.(2015). Monitoring land use/cover change using remote sensing and GIS techniques: A case study of Hawalbagh block, district Almora, Uttarakhand, India. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 18, no 1, pp.77-84.