ارزیابی اثرات توسعه شهری بر ظرفیت برد اکولوژیکی شهر اصفهان بر اساس رویکرد پویایی سیستم

سابقه و هدف: مدیریت سیستم‌های اجتماعی و بوم شناختی مانند شهرها، به دلیل وابستگی زیرسیستم‌ها به یکدیگر، روابط علت و معلولی بین آن‌ها و همچنین تاثیرات بر پایداری، بسیار پیچیده است. اهمیت ظرفیت و توان بوم شناختی در شهرها برای حفظ قابلیت آن‌ها در ارائه کالاها و خدمات هم برای نسل کنونی و هم برای نسل‌های آینده اهمیت دارد. درک چگونگی پاسخ بوم سازگان های خشک در برابر اختلالات با توجه به وسعتی که تحت اشغال خود دارند و شکنندگی آن‌ها، چه ازنظر ساختاری و چه ازنظر عملکردی، برای مدیریت پایدار این مناطق از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف پژوهش حاضرارزیابی اثرات توسعه شهری بر ظرفیت برد شهر اصفهان است. در این راستا، استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی می‌تواند ابزار موثری در ارائه تصمیمات علمی در برخورد با سیستم‌های اجتماعی و بوم‌شناختی پیچیده و ناشناخته باشد.مواد و روش ها: در این پژوهش از مدل‌سازی پویایی سیستم و تحلیل ساختار سیمای سرزمین برای تعیین روابط علت و معلولی بین متغیرهای اثرگذار و اثرپذیر بر ظرفیت برد شهر اصفهان استفاده‌ شده است. به‌منظور بررسی ساختار سیمای سرزمین، متریک‌های division، split و iji برای نشان دادن پیوستگی و متریک‌های ed، shdi و ai برای مشخص کردن وضعیت ناهمگنی سیمای سرزمین شهر اصفهان به‌کاربرده شده اند. در اولین گام از فرایند مدل‌سازی بعد از طرح مسئله، تعریف مرز مدل با ترسیم نمودار زیرسیستم ها انجام شد. زیرسیستم های جمعیت، محیط زیست، سیمای سرزمین و ظرفیت برد در نظر گرفته شد. در گام بعد، نمودار علت و معلولی به‌گونه‌ای رسم شد که بیانگر ساختار بازخوردی سیستم باشد. سپس با ایجاد نمودار جریان و سناریوسازی، وضعیت ظرفیت برد شهر اصفهان ارزیابی شد. به‌منظور اعتبارسنجی مدل نیز روند تاریخی و شبیه‌سازی دو متغیر جمعیت شهری و تعداد صنایع با استفاده از ضریب تبیین مقایسه شده است.نتایج و بحث: در این پژوهش متغیرهای کلیدی در سیستم مانند نسبت تولید به مصرف آب که نشان‌دهنده پایداری منابع آب است و کیفیت هوا تجزیه‌ و تحلیل شد. با تحلیل تغییرات ساختار سیمای سرزمین، به‌وسیله متریک های سیمای سرزمین، عوامل فشار روی ظرفیت برد شهر اصفهان، شناسایی و سپس بر اساس مدل توسعه داده ‌شده، ارزیابی شد. یافته های پژوهش نشان داد، حدود 90 درصد مصرف آب در این شهر مربوط به مصرف خانگی است، بنابراین سناریوی اول مربوط به کنترل مصرف آب در این بخش و تاثیر آن بر شاخص نسبت تولید به مصرف آب می باشد. این سناریو نشان داد، چنانچه مصرف آب در بخش خانگی کنترل نشود مقدار این شاخص تا سال 2040 به نزدیک 0.7 خواهد رسید که نشان‌دهنده افزایش آسیب‌پذیری منابع آب در این منطقه است. سناریوی دوم مربوط به کنترل روند افزایش ساخت ‌و سازها و تعداد صنایع در شهر است که تاثیر آن بر ظرفیت برد نشان داده‌ شده است.نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاضر، بر اساس دو سناریوی بسط داده‌شده، نشان داد که ظرفیت برد شهر اصفهان به‌شدت تحت تاثیر مصرف آب، تغییرات ساختار سیمای سرزمین شهری و رشد صنایع است. به‌طوری‌که با کنترل و مدیریت مصرف آب در بخش خانگی، ایجاد محدودیت در رشد صنایع، جلوگیری از تخریب باغات، گسترش فضاهای سبز و باز شهری و پیشگیری از رشد سطوح نفوذناپذیر شهری، ظرفیت برد شهر اصفهان شرایط بهتری پیدا خواهد کرد.

evaluating the effects of urban development on the ecological carrying capacity of isfahan city based on the system dynamics approach

introduction: the management of social-ecological systems such as cities is extremely complicated due to the interdependence of subsystems, the cause-and-effect relationships that exist between them, and the impacts on sustainability. the necessity of ecological capacity and the ability of cities to sustain their potential to provide goods and services to both current and future generations cannot be overstated. understanding how arid ecosystems adapt to disturbances is critical for the sustainable management of such areas, given the global extent of this type of ecosystem and its fragility, both structurally and functionally. the purpose of this study is to assess the impacts of urban growth on the carrying capacity of isfahan, which is located on iran's central plateau. in this regard, simulation models can be an effective tool in providing scientific decisions in dealing with complex and unknown social and ecological systems.material and methods: in this study, system dynamics modeling was used to determine the cause-and-effect relationships between variables affecting isfahan's carrying capacity. in order to examine the landscape structure, division, split, and iji metrics have been used to show connectivity, and ed, shdi, and ai metrics have been used to determine the heterogeneity of the landscape of isfahan city. after problem articulation, the model boundary was defined in the initial step of the modeling process by developing the subsystem diagram. after the population, environment, landscape, and carrying capacity subsystems were evaluated, a cause-and-effect diagram was made. the flow diagram and scenario were also made to evaluate the state of isfahan's carrying capacity. in order to validate the model, the historical trend and simulation of two variables of urban population and the number of industries have been compared using the coefficient of determination.results and discussion: the pressure factors on the urban carrying capacity were detected and analyzed by assessing key variables in the system, such as water sustainability (wsi) and air quality, as well as changes in the landscape structure of isfahan using landscape metrics. the research findings indicate that approximately 90% of the urban water demand is dedicated to the domestic sector; therefore, the first scenario is related to the management of water consumption in this sector and its influence on the water supply–demand index. this scenario showed that if domestic water demand is not controlled, the result of this index will reach nearly 0.7 by 2040, indicating greater vulnerability to the region's water resources. the second scenario is related to the city's increasing trend of construction and the number of industries, the impact of which has been shown on the carrying capacity.conclusion: the current study's findings, based on two enlarged scenarios, demonstrated that water demand, changes in the structure of the urban landscape, and the growth of industries all have a major impact on isfahan's carrying capacity. therefore, by controlling and managing water consumption in the domestic sector, limiting industrial growth, preventing the destruction of gardens, enhancing urban green and open areas, and limiting the increase of impervious urban surfaces, isfahan's carrying capacity will improve.