بوم شناسی کاربردي/ سال سوم / شماره دهم / زمستان ۱۳۹۳

تجزیه و تحلیل عدمقطعیت در پیش بینی اثرات اکولوژیک سناریوهاي مدیریتی در آبخیز چه لچاي – حوضه رودخانه گرگانرود

محبوبه باي1*، امیرسعدالدین1 و عبدالرسول سلمان ماهینی2

(تاریخ دریافت: 41/2/1393 ؛ تاریخ پذیرش: 22/01/1393)

چكيده
اجراي اقدامات آبخيزداري در حوضه آبخيز بدون درنظر گرفتن تمام ابعاد آن ممکن است منجر به ناپايداري و تشديد شرايط مخرب گردد. لذا توجه به رويکرد مديريت جامع در سيستم آبخيز ضروري است. يکي از ابعاد مهم در فرايند تصميم گيري و برنامه ريزي کم يسازي اثرات اکولوژيک فعاليت هاي مديريتي در قالب اکولوژي سيماي سرزمين م يباشد. در اين راستا، کمي کردن عدم قطعيت حائز اهميت است. مقاله حاضر با هدف معرفي عدم قطعيت به بررسي کمي آن در مقادير شاخص هاي اکولوژيک ساختار س ـيماي سـرز مين م ـي پـردازد و همچنـين عد مقطعيت موجود در خصوص وزن هاي اعمال شده براي شاخص هاي اکولوژيک مختلـف در فر اينـد محاسـباتي تکني ـک تصـ ميم گي ـري چندمعياره مورد بررسي قرار گرفته است. آبخيز چهل چاي( مساحت حدود ۲۵۶ کيلومترمربع) واقع در شرق استان گلستان و جنـوب شـهرمينودشت و يکي از سرشاخه هاي رودخانه گرگانرود به دليل تغييرات شديد کاربري اراضي به عنوان آبخيز مورد مطالعـه انتخـاب گردي ـد .نتايج نشان داد که به ترتيب بيشترين عد مقطعيت در خصوص مقادير شاخص ها ،متعلق به شاخص تراکم حاشيه و کمترين عدمقطعيت متعلق به شاخص نسبت جوامع درختي حاشيه رودخانه مي باشد. از طرفي در بررسي عد مقطعيت ناشي از وزندهي در تکنيک تصميم گي ـري چنـدمعياره، شاخص تراکم حاشيه با عدم قطعيت کمتر و شاخص وزني مساحت پوشش گياهي نسبت به ساير شـاخص هـ ا مقـدار عـدم قطعي ـت بيشتري را به خود اختصاص دادند. در فرآيند برنامه ريزي و تصميم گيري، لازم است عدم قطعيت هاي موجود شناسـ ايي و کم ـي شـوند تـااستنتاج دقي قتر و کاربردي تر از يافته هاي تحقيق امکان پذير گردد.

واژه هاي كليدي : عد مقطعيت، ساختار سيماي سرزمين، شاخص اکولوژيک، تصميم گيري چندمعياره، آبخيز چهلچاي

۱. گروه آبخيزداري دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان
۲. گروه محيط زيست، دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان
* : مسئول مكاتبات، پست الكترونيكي: b.mahbube@gmail.com
۷۷
مقدمه
اقدامات آبخیـزداري از جملـه اقـدامات مـدیریتی در حوضـهمی باشند که در صورت عدم توجه بـه کـل حوضـه و درنظـرنگرفتن حوضه به صورت یک سیستم واحـد، نـه تنهـا باعـثارتقاء شرایط حوضه نگردیده بلکه ممکن است خود به یکـیاز عوامل ناپایداري و تشدید شـرایط مخـرب حوضـه تبـدیلشود (6). از اینرو، براي رفع ای ـن مشـکل، رو یکـرد مـدیریت جامع و سناریو محور پیشنهاد می گـردد . زمـا نی م ـی تـوان بـهمدیریت آبخیز، رویکردي جامع گفت که زمینه بررس ـی تمـاماجزاي سیستم تحت بررسی فراهم گردد. در واقع وجه تمـا یز رویکرد مدیریت جامع با سایر رویکردهـا، مـورد توجـه قـراردادن ارتب اط ب ین فعالی ته ا و اق دامات م دیریتی و اث رات مختلف آنها و تأثیر آنها بر پایداري منابع طبیعی می باشد (16).
یکی از ابعاد آبخیز که تحت تأثیر مدیریت قرار میگیرد، بعـداکولوژیکی آن است. در سال هاي اخیر، ُبُعد نسبتاً جدی ـدي از اکولوژي سیماي سرزمین به مدیریت جامع آبخیز اضافه شده است که نشاندهنـده اه می ـت روزافـزون مطالعـات اکولـوژي آبخیز در قالب اکولوژي سیماي سرزمین جهـت برنامـه ری ـزي کاربري و مدیریت منابع طبیعی است (8). توانایی کمی کـردنتغییرات سیماي سرزمین پیششرط مطالعه عملکرد و تغییرات حاصل از فعالیتها بـه شـمار مـی رود (21). هـر چـه جامعـهب هطرف ایجاد محـیط زیسـت پایـدار حرکـت نمای ـد، اصـولکمی سازي و تفسیر سـیماي سـرزمین محوریـت بیشـتري درمدیریت اراضی پیـدا مـی کنـد(1). در هم ـین راسـتا یک ـی از مشکلات مربوط به تجزی ـه و تحلی ـل در مطالعـات اکولـوژي، وجود عدم قطعییت در مقادیر کمی شده می باشد.
آگاهی از عدم قطعیت تـأ ثیر بسـزا یی در تصـ میم گی ـري دارد (32) بنابراین بررسی عدم قطعیت ها و نتایج احتمالی آنها در یک مطالعه ضروري ب هنظر می آید .عدم قطعیت به معنی شک و گمان مربوط به نقص دانش در مورد فاکتورهـا، پارامترهـا ی ـا مـدل وهمچنین ب همعنی تردید در اعتبار نتایج م ـی باشـد (21 و 28). در فرآینــد برنامــه ریــزي و تصــمیم گیــري، در ابتــدا لازم اســت
۷۸
عدم قطعیت ها شناسایی شده، پیامدها و همچنین احتمال رخـدادآنها تعیین و اندازه گیري شود. اکولوژیست ها تمایل به پی شبین ـی توزیع نتایج احتمالی دارند تا از اینکه در تصمیمات مـد یریتی از لحاظ شدن عدم قطعیت اطمینان حاصل نمایند (18). به طور کلی عدم قطعیت به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: الف) تغییرپذیري ذاتی که به اتفاقی بودن فرایندهاي طبیعی اشاره دارد (91) و ناشی از تفاوت مقادیر یک کمیت در بین اعضاي جمعیت بـوده (51) و نشان دهنده تغییرپذیري، تنوع و ناهمگنی در خصوص ـیات جامعـهمی باشد (11 و 31) و این نوع عدم قطعیت اساساً در طول مطالعـهو اندازه گیري هاي بعدي کاهش نمی یابد (13). ب) عـدم قطعی ـت دانش ناشی از جهل یا نقص اطلاعـات در مـورد پدی ـده ی ـا در مورد مدل ها اسـت (51 و 19). تغییرپـذ یري و عـدمقطعی ـت بـاروش هاي احتمالاتی همانند مونتهکارلو ، بـوتاسـترپ و روشمبتنــ ی بــ ر احتمــ ال قابــ ل کمــ ی کــ ردن هســ تند (21، 31، 41، 33 و 34). گاهی این دو دسته عدم قطعیت با هـموج ود دارن د ک ه باع ث پیچی ده ت ر ش دن تجزی ه و تحلی ل عدم قطعیت می شوند (11).
عدم قطعیت به علت نقص دانش، در سه بخـش پارامترهـا،مدل و سناریوها مورد بررسی قرار می گیرد .الف) عدم قطعیت در پارامترها شـامل : خطاهـا در انـدازه گی ـري، نمونـه گی ـري و خطاي منظم است. ب) عدم قطعیت در بخش مـدل، ناشـی از ساده سازي مدل از فرایند دنیاي واقعی اسـت کـه در سـاختارمدل، استفاده نادرست از مدل و استفاده از متغیرهاي نامناسب در مدل نمایان می گردد. ج) عدم قطعیت در سـنار یوها نی ـز بـه
خط اي توص یفی، خط اي تجمع ی، خط ا در قض اوته اي کارشناسان و خطا در تجزیه و تحلیل ناتمام بر می گردد (21).
رایج تـر ین روش بررس ـی و اسـتانداردتر ین روش جهـتکمی کردن و معرفی عدم قطعیت روش مونته کارلو اسـت (03، 23 و 25). در صورتی که داده هـا از توز ی ـع نرمـال برخـوردارنبوده و تعداد داده ها کم باشد، می توان از روش بـوت اسـترپ (Bootstrap) به جاي مونتـه کـارلو اسـتفاده کـرد (21). روش بوت استرپ اولین بار توسط افـرون در سـال 1979 بـا هـدفتخمین حـدود اطمــینان بــرا ي ی ـک آمــاره بـا استــفاده ازروش هـاي آماري مورد استفاده قرار گرفت (41، 15). با بهکار بردن این روش ضمن ایجاد نمونه هاي فراوان، شرایط نمونه به شرایط جامعه نزدیک می شود و با درنظر گرفتن تمامی حالات تشکیل نمونه، می توان از صحت برآورد حدود اطمینان اطـلاعحاصــل کــرد (01) بــدین ترتیــب، ایــن روش بســیار شــبیه ب هروش هاي مونته کارلو می باشد به طـور ي کـه بـه جـاي فراینـدتولید داده از اطلاعات حاصل از نمونه گیري استفاده می شود که با نمونه گیري از جامعه، آنها را به عنوان مقـاد یر حقیق ـی بـرآوردمی نماید .نمونه ها به جاي بیرون کشیدن از یک توزی ع مشـخص(نرمال) که حاصل تولید اعـداد تصـادفی اسـت، بـا جـایگزینی استخراج می شوند، لذا تابع توزیع تجربی به عنـوان تـابع توز ی ـع واقعی درنظر گرفته می شود (71 و 20).
بزرگترین مزیت روش بوت استرپ این اسـت کـه نسـبتب هروش هاي سنتی به فرضیات کمتري نیاز دارد. به عنوان مثـاللازم نیست تعداد داده ها زیاد باشـد ی ـا داده هـا توز ی ـع نرمـالداشته باشند، بدین ترتیب درك بهتري از آمـاره مـورد بررسـی ممکن می گردد (17). انـواع روش هـا ي بـوت اسـترپ شـاملبوت استرپ نوع تی و بوت استرپ نوع پی م ـی باشـد . در نـوعاول، روش آم اري م ورد اس تفاده ب ر مبن اي ت ی اس تیودنت می باشد. این در حـا لی اسـت کـه در بـوت اسـترپ نـوع پـی براساس نمونه گیري تکراري از داده هاي مشاهداتی براي ایجاد توزیع آماري بنا نهاده شده است. بوت استرپ نوع ت ـی نسـبتبــه نــوع پــی دامنــه بزرگتــر ي از توزیــع را بــه ویــژه در نمونه گیري هاي کوچک به خود اختصاص م ـی دهـد امـا نسـبتاًپیچیده تر است چرا که به اطلاعات اولیه براي محاسبه خطـا ي استاندارد نیاز دارد. کاربرد بوتاسترپ نوع پی آسـانتر اسـت،به پیش فـرض هـا ي کمتـر ي نی ـاز دارد و بـه ارز ی ـابی خطـا ي استاندارد در هر آماره نیاز ندارد (41) و از طرفی این روش با توزیع تجربی (یا توزیع مناسـب ) نمونـه مـرتبط اسـت (19). فــري و بورمســتر در مطالعــه اي دو مبحــث تغییرپــذیري و عدم قطعیت را براي سه نوع داده با روش بـوت اسـترپ مـوردبررس ی ق رار دادن د. نت ایج نش ان داد ک ه در مجموع ه اي از داده هــاي مــورد ارزیــابی، عــدمقطعیــت براســاس خطــا ي نمونه گی ـري تصـاد فی وجـود دارد (41). پنـد ي و همکـاران از شبی هسازي بوت استرپ، عدم قطعیت مربوط به برآورد سـرعت
آســتانه بــاد در آمریکــا را بــرآورد کردنــد . نتــایج نشــان داد کمی نمودن عدم قطعیت جهت انتخاب آستانه مناسب و تعیـ ین سرعت باد ضروري است و روش بوت اسـترپ ابـزار مـوثري براي رسیدن به این هدف می باشد(42).
رفــس گــارد و همکــاران در تح قیقــی ضــمن معرفـ ـی عــدم قطعیــت، ارتبــاط آن بــا مــد یریت منــابع آب و نقــشعدم قطعی ـت در مراحـل مختلـف فراینـد مدلسـازي را مـوردبررسی قرار دادنـد . آنهـا از41 روش بـرا ي تجزی ـه و تحلی ـل عدم قطعیت استفاده نمودند. نتایج تحقیق آنها نشان داد ارزیابی عدم قطعیت فقط موضوعی نیست که بعد از مدلسـاز ي درنظـرگرفته شود بلکه باید به طور مشـترك طراحـان، مـدیران آب و سهامداران، منابع عدم قطعیت را در تمـام طـول مطالعـه مـوردتوجــه و بررسـ ـی قــرار دهنــد (27). دربــرا و همکــاران درمطالعه اي از روش هـا ي تئـور ي احتمـالا تی، فـاز ي منطق ـی و هیبرید( ترکیب احتمالاتی و فازي منطقی) براي انـدازه گی ـري عدم قطعیت در ارزیابی خطر مح ـیط زیسـت اسـتفاده نمودنـد (9). در این تحقیق روش هیبری ـد را بـهعنـوان بهتـرین روش براي بررسی عدم قطعیت معرفی نمودند. مصدقی و همکـارانعدم قطعیت بالقوه در روش هاي تصمیم گیري مدیریت مح ـیط زیست را بررسی کردند و نیز بر روش هاي استخراج و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت در چارچوب تصمیم گیري چند معیاره یا Mualti-Criteria Decision Making) MCDM) ب راي نش ان دادن برخی از ابهامات در این زمینه مروري انجام دادند. سپس در 61 مطالعــه مــوردي در اســترالیا تعیــین عــدم قطعیــت را به صورت عملی نشـان دادنـد. نتـا یج ثابـت کـرد کـه اسـتفادهمناسب از تکنی ـک MCDM عـدم قطعی ـت مـرتبط بـا اولوی ـت تصمیم گیران و ناشی از تکنیک هاي مختلف را نشان می دهـد
(22). کی و آلتینکار در شمال می سی سی پی، مطالعـه اي بـا در
۷۹

نظرگ رفتن ع دمقطعی ت در راس تاي م دیریت یکپارچ ه ب ا بهینه سازي چند هدفه کاربري اراضی انجام دادند. سـنار یوهاي کاربري اراضی بـر اسـاس شـبی هسـاز ي مـدل AnnAGNPS و مدل شبکه کانال CCHE1D تعیین شد. نتایج نشان داد که این رویکــرد اجــازه توســعه یــک سیســتم پیچیــده در تعیــین عکس العمل بین اهداف مدیریتی و عوامل محیطی تحت عـدمقطعیت را می دهد (62).
با بررسی هاي صورت گرفته درنظر گرفتن عـدمقطعی ـت در مطالعات مورد بررسی حائز اهمیت است. از این رو هدف ای ـن مقاله معرفی عدم قطعیت و بررسی آن در مقـاد یر شـاخص هـا ي کمی اکولوژي سیماي سرزمین و نیز در مقادیر وزن دهی تکنیک تصمیم گیري چند معیاره ،آبخیز چهل چـا ي م ـی باشـد . تغیی ـرات ش دید کــاربري اراض ی)5( ، نزدیکــی ب ه شــهر مینودشــت و بالادست قرار گرفتن حوضه مورد مطالعه نسبت به سد مخزن ـی نرماب باعث شد تا آبخیز چهل چاي ب هعنوان آبخیز مورد مطالعه انتخاب گردد. شناسایی عدم قطعی ـت در فرآینـد برنامـه ری ـزي و تصمیم گیري تأثیر بسزایی خواهند داشت.

مواد و روش ها
معرفی منطقه مورد مطالعه
آبخیز چهلچاي از زیـر حوضـه هـاي رودخانـه گرگـانرود، در
۸۰

شکل 1. موقعیت آبخیز چهلچاي مینودشت در استان گلستان
شرق استان گلستان، بین َ59 ْ 63 تا َ13 ْ 37 عـرض شـمالی و َ22 ْ55 تا َ38 ْ 55 طول شرقی واقع شده است. وسعت حوضه آبخیز چهل چاي حدود 256 کیلومتر مربع میباشد (شـکل 1). یکـی ازمشکلات عمده در آبخیز چهلچـاي را تغییـر کـاربري اراضـی (تبدیل اراضی جنگلی به اراضی زراعی می توان نام برد (5)، کـهبر معیشت ساکنین آبخیز و نیز بر مسائل اجتماعی ایـن حوضـهبسیار تأثیر گذار بوده است.

روش تحقیق
مدل مفهـومی اثـرات اجـراي سـناریوهاي مـدیریتی آبخیـزچهل چاي در شکل 2 ارائه شده است. پس از تهیه نقشه کاربري فعلی اراضی (شکل 3) با استفاده از تصویر IRS سنجندهLissIII (2006)، فعالیت هاي مناسب مدیریتی انتخـاب شـدند. توزیـعمساحت انواع پوشش اراضی و فعالیـت مـدیریتی در جـدول1 ارائه شده است. این فعالیت ها بر اساس اقدامات اجـرا شـده در منطقــه، نتــایج بــه دســت آمــده در ارزیــابی پــذیرش مردمــیسناریوهاي مدیریت اکولوژیک در آبخیز چهـلچـاي و نیـز بـراساس توصیه هاي منابع علمی و نظر کارشناسان بخـش اجـرا ودانشگاه انتخاب گردیدند که عبارت از: تراس بندي، احداث باغ، اگروفارس تري، جنگ ل ک اري و احی اء جوام ع گی اهی حاش یه
شکل 2. بخش اکولوژیک چهار چوب مدل مفهومی مدیریت پوشش آبخیز چهل چاي

گیاهی

پوشش

مکانی

الگوي

فعالیت

چهل

آبخیز

در
مدیریتی

هاي

چاي

تراس

،
بندي
جنگل
،
اگروفارستري
،
باغ

احداث

رودخانه
کاري

حاشیه

درختی

جوامع

احیاء
،

جنگل

اتصال
شاخص

شاخص

تراکم
حاشیه

شاخص
گیاهی

پوشش

مساحت

وزنی

لکه
شاخص

میانگین

وزنی

پوشش

اندازه
گیاهی

شاخص
هسته

کل

مساحت

جوامع

و
خشکزي

گیاهی

شرایط
جوامع

حاشیه

رودخانه
درختی

جوامع

درختی

نسبت

شاخص
حاشیه

رودخانه

گیاهی

پوشش

مکانی



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید