بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر سیل‌خیزی حوزه آبریز سد گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار / پژوهشی مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری و استاد مدعو دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناس ارشد /سازمان جهاد کشاورزی استان گلستان – مدیریت آبخیزداری

3 کارشناس ارشد / سازمان جهاد کشاورزی استان گلستان – مدیریت آبخیزداری

4 استادیار /دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

یکی از عوامل اصلی در تغییر روند رژیم سیلابی حوزه‌های آبریز، تغییر کاربری اراضی در سطح حوزه است. حوزه آبریز سد گلستان در سالهای اخیر شاهد سیل‌های ویرانگر بوده است که احتمال تشدید آنها در اثر تغییر کاربری اراضی مطرح می‌باشد. در این تحقیق با تلفیق سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و مدل هیدرولوژیک  HEC-HMS اثرات تغییر پوشش گیاهی بر دبی اوج و حجم سیل حوزه آبریز سد گلستان بررسی و واکنش هیدرولوژیک حوزه به ازای سناریوهای مختلف کاربری اراضی نیز پیش بینی شده است. بدین منظور، پس از تهیه نقشه پوشش گیاهی حوزه مربوط به سالهای 1346 و 1375 و تلفیق با نقشه گروه‌های هیدرولوژیک خاک در محیط GIS، مدل هیدرولوژیک HEC-HMS با استفاده از روش نفوذ شماره منحنی (CN) و آبنمود واحد SCS در سطح زیرحوزه‌ها و نیز به روش روندیابی ماسکینگام در شبکه رودخانه‌ها در مقابل داده‌های بارش ـ رواناب مشاهده‌ای، واسنجی و اعتباریابی شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که به علت تغییرات کاربری اراضی و تخریب جنگلها و مراتع حوزه، دبی اوج سیل در دوره بازگشت 5 و 1000 ساله به ترتیب 7/31 و 8/17 درصد افزایش داشته است. بنابراین پوشش گیاهی به تنهایی نقش محدودی در کنترل سیلابهای مهیب با دوره بازگشت بالا ایفا می‌نماید. نتایج حاصل از پیش‌بینی آبنمود سیل در سناریوی کاربری اراضی بد بینانه ( ادامه روند تخریب پوشش گیاهی) نیز نشان می‌دهد که در صورت تخریب بیشتر جنگلها و مراتع حوزه و توسعه اراضی کشاورزی، دبی اوج سیل با دوره بازگشت‏های 5 و 1000 سال به ترتیب به میزان 35 و 24 درصد افزایش خواهد یافت. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Land Use Change on Floods in Golestan Dam Drainage Basin

نویسندگان [English]

  • B Saghafian 1
  • H Farazjoo 2
  • A Sepehry 3
  • A Najafinejad 4
1 Associate Prof., Soil Conservation and Watershed Management Research Institute,
2 Watershed Hydrologist, Jihad-e-Agriculture Organization of Golestan Province,
3 Assistant Prof., Gorgan University of Agriculture and Natural Resources,
4 Assistant Prof., Gorgan University of Agriculture and Natural Resources,
چکیده [English]

One of the major governing factors in flood trends is the changes in land use. Golestan Dam basin in North-East of Iran has recently experienced devastating floods. Land use changes are believed to be partialy reponsible for this flood intensification. In this paper, using GIS tools and HEC-HMS model, the effects of changing vegetation cover on flood hydrographs in Golestan Dam basin are assessed. The  flood condition corresponding to two limiting land use scenarios are then evaluated. Landuse maps from 1967 and 1996 along with the soil map were overlaid using  GIS tools to produce CN maps. HEC-HMS hydroloigc model was calibrated and validated based on three methods; curve number (CN) method for infiltration, SCS unit hydrograph for subwatershed rainfall-runoff routing, and Muskingum method for river routing. The results show that recent changes in land use has caused upward trend in flood magnitudes of different frequencies, e.g., 31.7 and 17.8 percent increase in flood peak corresponding to 5-yr and 1000-yr return periods, respectively. This impact reduces as return period increases. Also, the results of deteriorating land use in the pessimistic scenarios show that loss of forests and rangelands increases flood peaks of 5 and 1000-yr by as much as 35 and 24 percent, respectively. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peak Discharge
  • flood
  • land use changes
  • Hydrologic model
  • Golestan Dam Drainage Basin

فرازجو، حسن (1382) ،" بررسی اثر تغییرات پوشش گیاهی بر آبنمود سیل حوضه آبخیز سد گلستان"، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،176 صفحه.

مدیریت آبخیزداری استان گلستان (1380)، "طرح پهنه‌بندی پتانسیل سیل خیزی حوزه آبریز سد وشمگیر"، 85 صفحه.

Croke, B. F. W. and Jakeman, A. J. (2001) “Predictions in Catchment Hydrology: an Australian Prespective”, Marine and Fresh Water Resources, 52: pp. 65-79.

Even, J. and Parkin, G. (1996) “Validation of Catchment Models for Prediction Land Use and Climate Change Impacts: 1. Method”, Journal of Hydrology, 175: pp. 583-564.

Fohrer, N., Steiner N. and Moller, D. (2002) “Multidisiplinary Trade-off Function for Land Use Option in Low Mountain Ranges Area: A Modelling Approach”, Proc. of the Third International Conference on Water Resources and Environmental Research, Dresden University of Technology, pp. 387-391.

Lorup, J. K., Refsgaard J. C. and Mazvimari, D. (1998) “Assessing the Effect of Land Use Change on Catchment Runoff by Combined use of Statistical Tests and Hydrological Modelling: Case Studies from Zimbabwe”, Journal of Hydrology, 205: pp. 147-163.

Miller, S. N., Kepner, W. G., Mehaffey, M. H., Hernandez, M., Miller, R. C., Goodrich, D. C., Devonald, K., Heggem, D. T. and Miller, W. P. (2002) “Integrating Landscape Assessment and Hydrologic Modeling for Land Cover Change Analysis”, Journal of the American Water Resources Association, 38(4): pp. 915-929.

Niehoff, D., Fritsch U. and Bronestert, A. (2002) “Land Use Impacts on Storm-Runoff Generation: Scenario of Land Use Change and Simulation of Hydrological Response in a Meso-Scale Catchment in SW-Germany”, Journal of Hydrology, 267(1-2): pp. 80-93.

Post, D. A. (1996) “Identification of Relationships Between Catchment-Scale Hydrologic Response and Landscape Attributes”, Ph.D. Dissertation, Australian National University.

Sala, O. E., Chapin, F. S., Armesto, J. J., Berlow, R., Bloomfield, J., Dirzo, R., Huber-Sanwald, E., Huenneke, L. F., Jackson, R. B., Kinzig, A., Leemans, R., Lodge, D., Mooney, H. A., Oesterheld, M., Poff, N. L., Sykes, M. T., Walker, B. H., Walker, M. and Wall, D. H. (2000) “Global Biodiversity Scenarios for the Year 2100, Science, 287: pp. 1770-1774.

Sharifi, F., Saghafian, B. and Telvari, A. (2002) “The Great 2001 flood in Golestan Province, Iran: Causes and Consequences”, Proceedings of the International Conference on Flood Estimation, March 2002, Bern, Switzerland, pp. 263-271.

Sikka, A. K., Sarma, J. S., Sharda, V. N., Samraj, P.  and Lakshmanam, V. (2003) “Low Flow and High Flow Responses to Converting Natural Grassland into Bluegum (Eucalyptus globulus) in Nilgiris Watersheds of South India”, Journal of Hydrology, 270: pp. 12-26.

USACE (2000) “HEC-HMS Technical Manual”, Hydrologic Engineering Center, Davis, CA, 187 p.