كاربرد چارچوب سلسله‌مراتبي چند مقياسي براي تفكيك واحدهاي مكاني آبخيزها (مطالعه موردي:آبخيز تيل آباد_استان گلستان)

Application of a hierarchical multi-scale framework to delineating spatial units of watersheds (Case study: theTil-abad Watershed, Golestan Province)

سابقه و هدف: براي توصيف و ارزيابي تمام پيچيدگيها و همچنين تدوين برنامه‌هاي مديريتي اكوسيستمهاي رودخانهاي ضرورت دارد تمامي مؤلفه‌ها در مقياس‌هاي مكاني و زماني مختلف مورد بررسي قرار گيرند. در اين خصوص چارچوب سلسله‌مراتبي- چند مقياسي با رويكرد انعطاف‌پذير، فرآيند محور و قابل توسعه در طي پروژه " بازسازي رودخانهها براي مديريت موثر حوضه" ( (REFORM، ارائه شده است كه به متخصصان و مديران حوضه رودخانه‌اي كمك ‌كند تا با جزييات بيشتر فرآيندها، عوامل و محرك‌هاي اساسي هيدروموفولوژيكي را شناسايي و ويژگيهاي آن‌ها را در هر مقياس تشريح نمايند. به‌طوركلي چارچوب ارزيابي هيدرومورفولوژيكي و چرخه برنامه مديريت در حوضههاي رودخانه‌اي شامل چهار مرحله اصلي: 1) مرزبندي و توصيف خصوصيات واحدهاي مكاني 2) ارزيابي وضعيت هيدرومورفولوژيكي گذشته تاكنون و گرايش آينده 3) شناسايي و اولويت‌بندي فشارها 4) تدوين برنامه مديريتي و پياده‌سازي اقدامات ساماندهي و احيا است. مقاله حاضر به معرفي و كاربرد اولين مرحله چارچوب مذكور در حوزه آبخيز تيل‌آباد (استان گلستان-شمال ايران) پرداخته است.تفكيك واحدهاي مكاني مختلف حوزه مورد مطالعه به صورت سلسله‌مراتبي اين امكان را فراهم مي كند كه در ابتدا واحدهاي مكاني همگن از ناحيه تا واحدهاي ژئومورفيك را شناسايي و سپس ارتباط مكاني و فرآيندهاي هيدرومورفولوژيكي بين آنها را شناسايي نمود. همچنين اين امكان فراهم مي‌شود كه اثرات هيدرومورفولوژيكي ناشي از هر فشار طبيعي و انساني را شناسايي و روند اثرات آنها به طور سلسله مراتبي در مقياس هاي مكاني مختلف بخصوص در واحد مكاني بازه رديابي نمود. مواد و روش: تكنيك سنجش از راه دور و GIS به همراه چند سري پيمايش ميداني تكميلي و همچنين برخي از آمار و اطلاعات از جمله هيدرولوژي، آب و هوا، توپوگرافي، زمين‌شناسي و كاربري اراضي، ويژگي‌هاي مورفولوژيكي دره، آبراهه و دشت سيلابي جهت تفكيك حوزه آبخيز به واحدهاي مكاني شامل: نواحي جغرافيايي، آبخيز، سيماي منظر، واحد بخش رودخانه و واحد مكاني بازه مورد استفاده قرار گرفتند. ناحيههاي جغرافيايي از طريق سايت اينترنتي ناحيه‌هاي جغرافيايي جهان و با انطباق آن با نقشه ناحيه ها موجود در سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخيزداري كشور به دست آمد. همچنين با استفاده از نقشه پوشش گياهي، نقشه پهنه بندي بارش سالانه در طي دوره آماري و تصاوير گوگل ارث حدود مرز آنها كنترل گرديد. مرز حوزه آبخيز تيل‌آباد با استفاده از اطلاعات توپوگرافي، لايه رقومي ارتفاعي (DEM)، شبكه رودخانه و لايه نقطه‌اي خروجي حوضه از طريق ابزار GIS ترسيم گرديد. واحدهاي سيماي منظر بر اساس عوامل توپوگرافي، زمين‌شناسي، پوشش گياهي و كاربري اراضي كه به عنوان كنترل‌كننده اصلي فرآيندهاي هيدرومورفولوژي هستند بدست آمد. سپس رودخانه تيل‌آباد بر مبناي تغييرات عمده در شيب دره، الحاق سرشاخه‌هاي اصلي به رودخانه و شاخص درجه محدوديت در تغييرپذيري عرضي رودخانه توسط دامنه دره به چند واحد مكاني بخش تفكيك گرديد. واحدهاي مكاني بخش بر مبناي ويژگي‌هاي مورفولوژي و الگوي آبراهه، تغييرات شيب و قطر رسوبات بستر، تغييرات دبي و بار رسوب ناشي از اتصال شاخه‌هاي فرعي، نوع و شاخص محدوديت عرضي رودخانه و وجود موانع ناپيوسته مانند پل و بندهاي اصلاحي كه اختلال در تداوم طولي انتقال آب و رسوب ايجاد مي‌كنند به چندين واحد مكاني بازه تفكيك شدند. يافته ها: بر اساس چارچوب مذكور، واحدهاي مكاني در حوضه مورد مطالعه به طور سلسله مراتبي شامل دو واحد ناحيه جغرافياي زيستي، يك واحد آبخيز، چهار واحد سيماي منظر، هشت واحد بخش رودخانه و 26 بازه رودخانهاي مي‌باشد. نتيجه گيري: بر اساس نتايج اين تحقيق به عنوان اولين مرحله چارچوب مذكور اين امكان فراهم شد كه با تعيين ساختار سلسه مراتبي واحدهاي مكاني مختلف حوزه آبخيز تيلآباد، حدود انواع واحدهاي مكاني را مشخص و ارتباط مكاني و ويژگي‌هاي ساختاري بين آن‌ها را نمايش داده شود.. شايان ذكر است

Background and objectives: To characterize and to assess all the complexities and to develop river ecosystem management plans, it is needed that all components at different spatial and temporal scales to be considered. In this regard, a hierarchical multi­scale framework has been applied as a flexible, open­ended approach to conduct hydro-morphological assessment and also to support river basin managers through exploring the causes of hydro-morphological management problems and devising sustainable solutions. The framework has been suggested by REFORM Project (REstoringrivers FOR effective catchment Management). Generally, the hydro-morphological assessment framework and management plan cycle in river basins consists of four main steps as: 1) Delineation and characterization of spatial units; (2) Hydro-morphological assessment of past, current and future trends; 3) Identification and prioritization of pressures and 4) Developing management plan and implementing measures for restoration and rehabilitation. Based on the interim results of an ongoing PhD research program, this paper focuses on the first step in the framework for the Til-abad Watershed in Golestan Province, North of Iran. Materials and methods: Remote sensing techniques and the GIS environment complemented by a series of field surveys, and some data and information on hydrology, climate, topography, geology and land cover, valley characteristics, and channel and floodplain morphology were utilized to divide the river system into internally consistent spatial units including bio-geographical regions, catchments, landscapes, river segments, river reaches and geomorphic units. Results: Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units. Conclusion: The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices. Based on the above-mentioned methodological framework, the hierarchy of spatial units in the study area contains two units of bio-geographical region, one unit of catchment, four units of landscape, eight segments units and 26 Reach units. The results of this research has important contributions to systemic hydro-morphological assessment and development of management plans in the Til-abad Watershed by increasing process understanding and by providing descriptions on the characteristics and the relationship between different spatial units. This hierarchical multi-scale framework has the applicability and generalizability to other river basins in Iran formulating the integrated assessment and management practices.