ارزیابی اثر تغییر کاربری بر میزان رواناب با استفاده از زنجیره مارکوف در حوضه آبخیز نهر اعظم شیراز

تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل اصلی تغییر در میزان رواناب سطحی حوزه‌های آبخیز بوده که بررسی آن برای کاهش خسارات حاصل از سیل (جانی و مالی) و اعمال مدیریت صحیح در حوزه‌های آبخیز ضروری است. این در حالیست که حوضه آبخیز نهر اعظم در شمال کلان‌شهر شیراز واقع شده و در سال‌های قبل شاهد لطمات جانی و مالی فراوان به ساکنین شیراز در اثر سیل بوده‌ایم. پژوهش حاضر به‌منظور بررسی رابطه تغییر کاربری با میزان رواناب حوضه آبخیز نهر اعظم شهر شیراز با مساحت 94463 هکتار بوده که با استفاده از مدل swat در بازه زمانی 2020-2004 انجام شده است. مدل با استفاده از داده‌های سال 2004 تا 2014 واسنجی و از سال 2015 تا 2020 اعتبارسنجی شده و از تصاویر ماهواره‌ای لندست مربوط به سال‌های 2003 و 2020 استفاده شد. این تصاویر بعد از انجام پیش‌پردازش‌های ضروری با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت شده به 6 کاربری اصلی طبقه‌بندی شده و با استفاده از روش زنجیره مارکوف برای سال 2040 نقشه کاربری اراضی تهیه شد. سپس با مدل واسنجی شده، تاثیر تغییر کاربری سال 2003 و 2040 روی میزان رواناب شبیه‌سازی شده، ارزیابی شد. نتایج مرحله واسنجی حوضه آبخیز نهر اعظم برای مقادیر پارامترهای آماری برای ضریب تبیین، p-facor وr-facor  به‌ترتیب 0/77، 0/72، 2/43 و برای مرحله اعتبارسنجی این پارامترهای آماری به‌ترتیب 0/69، 0/65 و 2/3 به‌دست آمد. تحلیل نقشه کاربری نشان می‌دهد که بیشترین تغییر کاربری موجود در منطقه، مربوط به تبدیل مراتع به زمین کشاورزی آبی (142 هکتار) و اراضی شهری (4854 هکتار) بوده که موجب کاهش مراتع می‌شود. همچنین نتایج حاصل از شبیه‌سازی مدل با به‌کارگیری نقشه‌های کاربری سال‌های 2003 و 2040 نشان می‌دهد میزان رواناب به‌طورکلی 33 درصد کاهش می‌یابد. نتایج نشان داد که اگر همه عدم قطعیت‌ها کمینه شود، مدل swat واسنجی شده به خوبی می‌تواند نتایج شبیه‌سازی هیدرولوژی قابل‌قبولی در ارتباط با کاربری اراضی ایجاد کند که برای مدیران منابع طبیعی و آب و محیط‌زیست و سیاستمداران و مدیران شهری شیراز مفید باشد.

evaluation of the effect of land use change on runoff using the markov chain in shiraz nahre azam basin

land use changes are one of the main factors in the amount of surface runoff changes in watersheds. therefore, it is necessary to investigate it to reduce the damages (human and financial) caused by floods and to modify watershed management. the watershed of nahre azam is located in the north of shiraz city and a lot of loss of life and money to the residents of shiraz due to floods has occurred in previous years. the present research was conducted to investigate the relationship between land use change and runoff in the nahre azam watershed in shiraz using the swat model in the period of 2004-2020. the model was calibrated using data from 2004 to 2014 and validated for 2015 to 2020. these images were classified into 6 main land uses using the supervised classification method after performing necessary pre-processing, and a land use map was prepared for 2040 using the markov chain method. then, the effect of the land use change in 2003 and 2040 on the amount of simulated runoff was evaluated with the recalibrated model. the calibration results of nahre azam watershed for the values of statistical parameters in the calibration step for the coefficient of determination, p-facor and r-facor are 0.77, 0.72, and 2.43, respectively, and for the validation step we obtained 0.69, 0.65, and 2.3 respectively. the analysis of the land use map showed that the main land use change in the region related to the conversion of pastures to agricultural land and urban land, which caused a decrease in pastures. also, the results of the model simulation using the land use maps of 2003 and 2040 indicated that the amount of runoff decreased. the results revealed that if all the uncertainties are minimized, the calibrated swat model can produce acceptable hydrological simulation results for the user, which is useful for water resource and environmental managers and politicians as well as city managers of shiraz.