اثرات احداث و بهره برداری سد مخزنی کرخه بر کاربری اراضی و کیفیت آب منطقه

 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره بیست و سوم، شماره چهار، تیر ماه 1400

                                                                

 

اثرات احداث و بهره برداری سد مخزنی کرخه بر کاربری اراضی

 و کیفیت آب منطقه

 

 

شهلا کعب‌زاده [1]

جمال قدوسی [2]٭

jamal.ghodousi@gmail.com

رضا ارجمندی [3]

نعمت‌الله جعفر‌زاده حقیقی‌فرد [4]

 

تاریخ دریافت: 18/10/96

تاریخ پذیرش: 13/11/97

 

چکیده

زمینه و هدف: از مهم­ترین پیامدهای احداث سد، تغییر کاربری اراضی و تأثیر آن در تغییر کیفیت آب و بر­هم خوردن تعادل اکوسیستم رودخانه­ها در پایاب سدها است. در تحقیق حاضر رابطه بین تغییرات کاربری اراضی و کیفیت آب رودخانه در پایاب سد کرخه به­عنوان عامل اثر گذار در بر­ هم خوردن تعادل اکوسیستم رودخانه کرخه تجزیه و تحلیل شده است.

روش بررسی: روند تغییرات ادواری کاربری اراضی طی 5 دوره زمانی از سال های 1363 لغایت 1393 در منطقه با استفاده از تفسیر تصاویر ماهواره‌ای ادواری سنجنده لندست TM و ETM+ و تغییرات ادواری متناظر غلظت پارامترهای اندازه­گیری شد و کیفیت آب رودخانه در پایاب سد کرخه بررسی شد.

یافته ها: بعد از احداث سد، روند تغییرات کاربری اراضی تشدید شده و مقدار پارامترهای کیفیت آب افزایش یافته است. آزمون همبستگی بین تغییرات کاربری اراضی با پارامترهای کیفیت آب در بازه مورد مطالعه در پایاب سد نشان داد که همبستگی معنی دار آماری درسطح اطمینان 95درصد(05/0 =P) و 99درصد(01/0P= ) وجود دارد. رابطه بین تغییرات کاربری اراضی و تغییرات کیفیت آب رودخانه با استفاده از مدل­های رگرسیون چند متغییره بررسی شد و نتایج آن بیانگر امکان­پذیری پیش‌بینی یا برآورد حد آستانه مساحت قابل تخصیص به انواع کاربری­ها در پایاب سد­های بزرگ بود. کاربری زراعت آبی بیشترین تغییر را پس از احداث سد داشت. مساحت تحت پوشش اراضی آبی در زمان اجرای تحقیق 76درصد بود.

بحث و نتیجه­گیری: در مطالعه حاضر مشخص شد که وسعت مجاز تخصیص اراضی به زارعت آبی در منطقه برابر با 46 درصد مساحت حوضه آبریز پایاب سد کرخه است از این­رو افزایش کاربری زراعت آبی عامل اصلی کاهش کیفیت آب رودخانه است.

 

واژه‌های کلیدی: سدهای بزرگ ،کیفیت آب، کاربری اراضی، تصاویر ماهواره­ای، مدل های رگرسیون چند متغیره.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 23, No. 4, July, 2021

 

 

 

 

 

The Effects of Constructing and Exploiting Karkheh Storage Dam on the Land Uses and Quality of Regional Water

 

Shahla Kaabzadeh [5]

Jamal Ghodousi [6]٭

jamal.ghodousi@gmail.com

Reza Arjmandi [7]

Nematollah Jaafarzadeh Haghighifard [8]

 

Admission Date:January 23, 2019

Date Received: January 8, 2018

 

Abstract

Background and Objective: One of the most important outcomes of dam construction is changing land use and investigating its effect on changing water quality and disturbing ecosystem balance of rivers in dam`s downstream.this study was conducted in the downstream watershed of the Karkheh dam locating in the south-west of Iran to analyze influences of land use change resulting of construction of Karkheh dam on water quality of Karkheh river as one of the indicators for destruction of ecosystem balance of the study river.

Method: In order to conduct the study periodical Land Sat TM and ETM+ images were used to assess land use change before and after construction of the dam. Comparative water quality data collected. Hydrometric station was also used to analyze possible existence of correlation and relationship between land use and water quality changes.

Findings: Results of the study indicated that there is a significant correlation between land use change and water quality of the river in the low land of the Karkheh dam at confidence level of 95 and 99 per cent(p-value=0.05 and 0.01) Application of regression models to formulate relationships between area of different types of land use and amount of each one of the observed parameters of water quality indicated that increase in area of irrigated land  due to the providing water is the main factor that tended to deterioration of water quality of rive trench in downstream of the Kharkheh Dam. While allowcated land for irrigated land in the study area is about 76%.

Discussion and Conclusion: This study indicated that the allowed area allocated to irrigated agriculture was 46% of total basin of Karkheh dam`s downstream. Therefore, increasing irrigated agriculture use was the main reason for reducing the quality of river`s water.

 

Keywords: Large Dam, Land Use,Water Quality. Land Sat Images, Land Allocation.

 

مقدمه

 

احداث سدهای ذخیره­ای از دیرباز به­منظور تنظیم جریان رودخانه­ها و تأمین آب برای مصارف مختلف به خصوص برای زراعت آبی، آب شرب، مصارف خانگی و صنعتی و تولید برق مورد توجه  بوده است. تأمین آب ، کاهش سیل و گسترش اراضی زراعی آبی در پایاب سدها  و تولید برق (به­ویژه با احداث سد­های بزرگ) همواره به­عنوان منافع بارز ناشی از احداث آنها محسوب می­شود. احداث سدهای بزرگ به رغم دارا بودن منافع اجتماعی و اقتصادی موجب آسیب­های محیط­زیستی جبران‌ناپذیری می­شوند(3-2-1). سد‌های ‌بزرگ نقش محسوس و قابل ملاحظه­ای در تغییرات کاربری ‌اراضی در مناطق واقع در پایاب سد دارند(5-4). امروزه در مدیریت منابع آب تنها بر مباحث و نکات مهندسی تاکید نمی­شود بلکه توجه به موضوعات فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی و پیامد­های منفی محیط­زیستی ناشی از آنها مهم است(6). چنانچه چالش­های محیط­زیستی نادیده گرفته شود و اقدامات ضروری برای کاهش و پیشگیری از اثرات منفی و مخرب محیط­زیستی سدها در مراحل قبل و بعد از احداث و در طول بهره­برداری از سدها، نادیده گرفته شود، تعادل اکولوژیکی منطقه بر­هم خورده و اثرات غیر­قابل برگشتی در حوضه­های آبریز سراب و پایاب بروز می­کند و منجر به تخریب فون و فلور منطقه و آسیب جدی به تنوع­زیستی می­شود(7). متخصصان محیط­زیست بر لزوم بررسی و تکمیل مطالعات در زمینه اثرات و پیامدهای منفی محیط­زیستی ناشی از احداث سدهای بزرگ بر روی رودخانه‌ها و ارائه راهکارهای کاربردی مدیریتی و عمرانی و مهندسی تأکید می­کنند(11-10-9-8). نتایج تحقیقات انجام شده داخل و خارج کشور نشان می­دهد که آسیب­های ناشی از احداث سد­های بزرگ بر محیط پیرامون  آنها در مراحل احداث و بهره­برداری تا حدی است که بازیابی اراضی و احیای رویشگاه­ها و زیستگاه­هایی که در مخزن سد قرار می­گیرند، دشوار است (13-12). انباشت رسوبات ناشی از فرسایش خاک در حوضه آبریز سراب سد، قطع ارتباط اکولوژیکی موزون بین مناطق بالا­دست و پائین دست سد مانند عدم امکان مهاجرت آبزیان از بخش پایاب به سراب که منجر به آسیب جدی در روند و فرایند زادآوری حتی انقراض آنها می­شود، رخداد پدیده تغذیه­گرائی در مخازن سدها، تغییر محسوس در اکوسیستم رودخانه، تغییر کیفیت آب در اثر تغییر کاربری اراضی در حوضه­هآی آبریز پایاب سدها از جمله معضلاتی هستند که بروز آنها پیامد­های مثبت احداث سد­های بزرگ را به چالش می­کشاند و بایستی این آسیب­ها کاهش یابند (15-14-13). فقدان روش جامع و ابزارهای کاربردی مانند مدل­های مدیریتی جهت ارزیابی چالش­ها و معضلات محیط­زیستی به­عنوان پشتیبانی‌کننده تصمیم­گیری جهت کاهش اثرات منفی محیط­زیستی در پایاب ‌سدهای بزرگ که یکی از کاستی­های مهم در مبحث سد­سازی و چالش مدیریت تأمین آب در کشور است.. در این راستا فقدان راهکارهای علمی برای برنامه­ریزی و اعمال مدیریت اصولی منطبق با خصوصیات محیط­زیستی، موضوعی است که در مطالعه حاضر از طریق تجزیه و تحلیل داده­های کمی به­منظور دستیابی به راهکار کاهش اثرات محیط­زیستی ناشی از سد­های بزرگ در اکوسیستم رودخانه­ها در پایاب آنها در قالب مطالعه موردی در پایاب سد کرخه بررسی شد.

روش بررسی

ویژگی‌های منطقه مورد مطالعه

رودخانه ‌کرخه از رودخانه های دائمی با  دبی متوسط 177‌ متر‌مکعب ‌بر‌ثانیه در غرب ایران است که با مساحت حدود 51337 کیلومترمربع در مختصات جغرافیائی 46درجه 06 دقیقه تا 49 درجه و 10دقیقه طول شرقی و 30 درجه و 58  دقیقه تا 35 درجه و 58 دقیقه عرض شمالی واقع‌شده است. این رودخانه از مناطق میانی و جنوب‌غربی رشته کوه‌های زاگرس سرچشمه گرفته و پس از طی مسافتی حدود 900‌ کیلومتر در امتداد شمال‌ به ‌جنوب، سرانجام در مرز مشترک ایران و عراق به تالاب هورالعظیم و هورالهویزه در جنوب‌غربی استان خوزستان می‌ریزد (شکل1).

 

 

ویژگی‌های محدوده عملکرد سد کرخه

در مطالعه حاضر بخش پایاب سد کرخه بررسی شد، که مساحتی حدود 4621 کیلومتر‌مربع (462100هکتار) را دارد. بافر مورد مطالعه رودخانه به فاصله 5 کیلومتر از حاشیه آن در اطراف رودخانه مساحتی بالغ بر1753کیلومتر ‌مربع (175300‌هکتار) داشت.

 

شکل1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

Figure 1. Geographical location of the study area

 

 

متوسط جریان آب(دبی متوسط) و رسوب معلق سالانه رودخانه‌کرخه در محل سد (ایستگاه پای‌پل) در قبل از احداث سد در دوره آماری (71-1363)حدود84/219مترمکعب‌ بر ‌ثانیه و بعد از احداث سد در دوره‌آماری (93-1388) در ایستگاه سوسنگرد واقع در پایاب رودخانه در محل ورود به تالاب هورالعظیم حدود 76/20 مترمکعب ‌بر ‌ثانیه بود. اقلیم منطقه خشک و گرم است. دوره بارندگی در منطقه مورد مطالعه از اواخر  پاییز شروع و تا اوایل بهار ادامه می­یابد. کاربری‌اراضی در پایاب سد‌کرخه بر‌اساس نتایج تفسیر تصاویر ماهواره‌ای سنجنده لندستETM+ مشتمل بر مرتع، مراتع مشجر، شنزار، بایر، کشاورزی(دیم و آبی) است. که ‌اراضی آبی با وسعت3800هکتار(40 درصد مساحت کل حوضه) و مراتع مشجر با وسعت 43 هکتار(45/0 درصد، مساحت کل حوضه)به ترتیب دارای بیش‌ترین و کم‌ترین گستره بود(شکل2).

 

شکل2- مساحت کاربری مختلف ‌اراضی در حوضه آبریز پایاب سد کرخه در زمان تحقیق

Figure 2. Use area of different lands in Karkheh water basin during the research

 

 

روش اجرای تحقیق

 

مطالعه حاضر از نوع تحقیقات توصیفی‌ استنباطی است که با استفاده از آمار و اطلاعات موجود مربوط به محدوده مطالعاتی شامل نقشه‌های پایه مشتمل بر توپوگرافی با مقیاس1:25000 (سازمان نقشه‌برداری استان‌خوزستان)، زمین‌شناسی با مقیاس 1:100.000(سازمان زمین‌شناسی‌کشور)، منابع اراضی با مقیاس1:250.000 (موسسه تحقیقات خاک و آب وزارت ‌جهاد ‌کشاورزی)، آمارهای هواشناسی شامل نزولات‌جوی، دمای‌هوا و تبخیرگردآوری شده از ایستگاه‌های باران‌سنجی، کلیماتولوژی و سینوپتیک موجود در محدوده مورد مطالعه و مناطق مجاور آن، آمار و اطلاعات به­دست آمده از مطالعات انجام‌ شده در حوضه آبریز رودخانه ‌کرخه در قالب گزارش‌های مربوط به مطالعات محیط‌زیست‌، منابع‌طبیعی‌، منابع آب، آبخیزداری،کشاورزی به کارفرمایی ارگان­های ذی­ربط، از یک­سو و آمار و اطلاعات کمی و کیفی گردآوری و مستخرج از تصاویر ماهواره‌ای لندست ETM,TM مربوط به سنوات مختلف 1371، 1374، 1382، 1387 و 1391 برای مطالعات مربوط به تغییر کاربری‌اراضی و پوشش‌گیاهی و نقشه تهیه شده در زمان اجرای تحقیق حاضر در سال1391 از سوی دیگر، برای پردازش و تجزیه و تحلیل داده توصیفی و موضوعی (نقشه ها) از بسته نرم ‌افزار 3/9 ARC - GIS  از طریق ایجاد بانک اطلاعاتی استفاده شد.  داده‌های کیفیت آب شامل پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب رودخانه کرخه که از ایستگاه­های آب­سنجی پای‌پل، عبدالخان، حمیدیه و سوسنگرد، به‌ترتیب واقع در بالادست و پایاب سد‌کرخه در 5 مقطع زمانی(71-1363)، ( 79-1371) قبل از احداث سد کرخه و مقاطع زمانی(1383-1379)، (1388-1383)، (1393-1388)، بعد از احداث آن جمع­آوری شد و تجزیه و تحلیل این پارامترها با بهره­گیری از بسته­های نرم­افزار Excel  و Spss  و به­کارگیری روش­های آزمون‌ همبستگی و مدل­های رگرسیون انجام شد.

 

 

 

یافته ها

- روند تغییرات خصوصیات کیفیت  آب رودخانه در پایاب سد‌کرخه

میانگین ادواری داده­های اندازه­گیری و ثبت شده در 5 بازه زمانی قبل و بعد از احداث سد‌ کرخه در ایستگاه‌های آب­سنجی شامل: پای‌پل، عبدالخان، حمیدیه و سوسنگرد در جدول1 ارائه شده است. تجزیه و تحلیل آماری این داده­ها نشان داد که به­جز پارامترهای pH و SAR سایر پارامترهای کیفیت آب افزایش یافته­اند. نتایج جدول 1 نشان می­دهد که کم‌ترین مقدار هدایت الکتریکی آب (EC) مربوط به دوره ‌آماری قبل از احداث‌ سد و بیش‌ترین مقدار آن در پایین‌دست‌ سد در ایستگاه‌ سوسنگرد و در دوره ‌آماری بعد از احداث سد در بازه زمانی (1393-1388) ثبت شده است. روند افزایشی مجموع مواد محلول در آب (TDS) از سراب رودخانه بعد از سد کرخه به سمت پایاب در ایستگاه آب­سنجی سوسنگرد حاکی از ورود پساب­های زهکشی شده در مسیر رودخانه است که نشان­دهنده تأثیر گسترش اراضی زراعت آبی و اقدامات زراعی بعد از احداث سد است که در مورد سایر پارامترهای بررسی شده کیفیت آب با توجه به روند افزایشی، مقدار آنها نیز صدق می­کند. نتیجه آزمون­های مقایسه مقادیر میانگین­های ادواری هر یک از پارامتر­های کیفیت آب نشان دادکه اختلاف بین تمامی آنها در سطح اطمینان95 درصد (05/0P=) معنی­دار بود.

 

جدول1- میانگین‌ پارامترهای آب در مقاطع زمانی قبل و بعد از احداث سد در ایستگاه‌های مورد مطالعه در حوضه پایاب سد کرخه

Table 1. Mean of water parameters before and after time intervals of dam construction in the studied stations of the Karkheh dam`s downstream

پارامتر کیفیت آب	دوره زمانی	پای‌پل	عبدالخان	حمیدیه	سوسنگرد	روند تغییرات
EC (میکروموس‌برسانتی‌مترمربع)	قبل از احداث	18/728	89/1151	43/1410	51/1701	افزایشی
	بعد از احداث	02/1164	01/1313	97/1545	40/2024
TDS (میلی‌گرم بر‌ لیتر)	قبل از احداث	34/631	79/786	68/905	62/1075	افزایشی
	بعد از احداث	37/772	77/880	19/997	55/1331
pH	قبل از احداث	08/8	1/8	05/8	07/8	کاهشی
	بعد از احداث	86/7	94/7	85/7	92/7
Na%	قبل از احداث	46/39	18/41	33/41	00/42	افزایشی
	بعد از احداث	39/42	62/44	94/44	75/48
SRA میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	52/2	56/2	34/3	45/3	کاهشی
	بعد از احداث	95/2	11/3	84/3	76/4
Na میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	15/4	25/4	43/6	22/7	افزایشی
	بعد از احداث	84/4	31/5	01/7	04/10
Mg میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	63/2	48/2	35/3	46/3	افزایشی
	بعد از احداث	84/2	73/2	73/3	14/4
Ca میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	12/4	12/4	15/5	29/5	افزایشی
	بعد از احداث	06/5	93/4	46/5	49/6
So4 میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	11/4	60/4	05/6	31/6	افزایشی
	بعد از احداث	87/4	23/5	95/6	68/8
Cl میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	55/4	78/4	13/6	07/7	افزایشی
	بعد از احداث	63/5	82/5	02/7	99/9
HCO3 میلی‌اکی‌والان بر لیتر	قبل از احداث	11/3	38/2	61/2	45/2	افزایشی
	بعد از احداث	32/3	8/2	83/2	84/2

 

- روند تغییرات کاربری‌های اراضی در حوضه آبریز پایاب سد‌کرخه

نتیجه بررسی تغییرات کاربری ‌اراضی در 5 مقطع زمانی قبل و بعد از احداث سد با استفاده از تفسیر تصاویر ماهواره‌ای سنجنده لندست TM و ETM+و نتایج به‌دست آمده از گزارش مطالعات و بررسی­های میدانی در زمان انجام تحقیق نشان داد که 6 نوع کاربری اراضی شامل زارعت دیم‌، زراعت‌آبی، مرتع، مرتع‌مشجر و شن‌زار و اراضی بایر در منطقه وجود دارد. بررسی مساحت تحت پوشش هر یک از انواع کاربری­های اراضی در بازه­های زمانی قبل و بعد از احداث سد کرخه در حوضه آبریز پایاب سد نشان­دهنده روند افزایشی سطح اراضی آبی و دیم بود(جدول 2). که با روند کاهشی اراضی بایر، مراتع مشجر و غیر مشجر بیانگر تبدیل آنها به اراضی زراعی از یک­سو و گسترش شن­زار­ها از سوی دیگر است( جدول 2 و شکل 3). مقایسه آماری میانگین ادواری مساحت تحت پوشش هر یک از انواع کاربری اراضی نیز در سطح اطمینان99 درصد (01/0 P=) معنی­دار بود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول2- مساحت تحت پوشش انواع کاربری‌اراضی در 5 بازه زمانی منتهی به ایستگاه­های آب سنجی  درحوضه آبریز پایاب سد کرخه (مساحت بر حسب کیلومتر مربع)

Table 2. The covered area of all lands` uses during 5 time intervals ending to hydrology stations of the Karkheh dam`s downstream (area based on km²)

کاربری	ایستگاه	1991	1995	2003	2008	2013	روند تغییرات
بایر	پای پل	2800	2700	2500	2400	2200	کاهشی
	عبدالخان	12000	10000	5600	5000	4200	کاهشی
	حمیدیه	19600	15000	9000	6000	5800	کاهشی
	سوسنگرد	5500	5000	1400	2000	2100	کاهشی
شنزار	پای پل	100	200	3000	410	700	افزایشی
	عبدالخان	200	7500	7000	6900	6300	کاهشی
	حمیدیه	7100	3600	3000	6600	3200	کاهشی
	سوسنگرد	700	600	2300	2500	2000	افزایشی
کشت آبی	پای پل	400	700	1100	3300	3800	افزایشی
	عبدالخان	2200	2900	9800	11200	14700	افزایشی
	حمیدیه	1600	4700	12700	16500	27200	افزایشی
	سوسنگرد	2800	4600	9100	10200	11800	افزایشی
کشت دیم	پای پل	1600	2400	1500	2100	2200	افزایشی
	عبدالخان	10200	7600	7500	10300	11700	افزایشی
	حمیدیه	8500	10500	9800	10400	12900	افزایشی
	سوسنگرد	7500	6700	6100	6500	6800	افزایشی
مرتع	پای پل	3600	3000	1000	700	557	کاهشی
	عبدالخان	18300	17000	15600	13000	10000	کاهشی
	حمیدیه	21200	20500	20000	18600	10100	کاهشی
	سوسنگرد	7200	6600	4700	3600	2500	کاهشی
مرتع مشجر	پای پل	1000	500	400	590	43	کاهشی
	عبدالخان	6400	4300	3800	2900	2400	کاهشی
	حمیدیه	2100	5800	5600	2000	900	کاهشی
	سوسنگرد	1800	2000	1800	700	500	کاهشی

 

 

 

مقایسه میانگین مساحت تحت پوشش هریک از انواع کاربری‌ها در دوره‌های قبل و بعد از احداث سد در سطح اطمینان 99 درصد ( 01/0p= )، معنی‌دار بود. بیش­ترین تغییر مساحت مربوط به اراضی ‌آبی و بعد از آن مربوط اراضی‌دیم و شن‌زار بود(جدول2 و شکل3) و کم‌ترین تغییر نیز مربوط به اراضی مرتعی و مراتع‌مشجر در بازه­های زمانی مورد مطالعه است (جدول 2 و شکل3). 

 

 

شکل3- مقایسه میانگین وسعت کاربری‌اراضی در مقاطع زمانی قبل و بعد از احداث سد کرخه

Figure 3. Comparing the mean of the land use area before and after time intervals of Karkheh dam`s construction

 

 

- تأثیر تغییرات ادواری کاربری اراضی برتغییر مقدار پارامتر های کیفیت آب در بازه پایاب سد کرخه  و رابطه بین آنها

تآثیر­پذیری مقدار پارامتر­های کیفیت آب (بر­اساس شاخص مقادیر میانگین ادواری پارامترهای اندازه­گیری شده) از تغییرات ادواری متناظر مساحت هر یک از انواع کاربری­های اراضی در قبل و بعد ازاحداث سد کرخه مبتنی آزمون همبستگی بین آنها نشان داد که بین تغییرات ادواری مساحت اراضی بایر، زراعی آبی و مراتع غیر مشجر و مشجر با مقادیر میانگین ادواری پارمتر­های کیفیت آب شامل: EC, TSS, pH, Na%, HCO₃^-1, Cl^-1, So₄^-2, Ca⁺², Mg⁺², Na^+1, SAR به استثنای پارامتر اسیدیته آب(pH) که فاقد تغییرات ادواری بوده­، در سطوح اطمینان 95 و 99 در صد (01/0 و 05/0P value=)، همبستگی معنی­دار وجود دارد. به­طوری­که همبستگی بین تغییرات ادواری وسعت اراضی بایر و مراتع غیر­مشجر و مشجر از نوع همبستگی منفی و همبستگی بین تغییرات ادواری وسعت اراضی زراعی آبی و مراتع غیر­مشجر و مشجر از نوع همبستگی مثبت است. به بیان دیگر افزایش وسعت زراعت آبی به عنوان پیامد مثبت حاصل از احداث سد کرخه عامل افزایش مقدار پارامتر­های کیفیت آب در بازه رودخانه واقع در پایاب سد کرخه به عنوان پیامد منفی محیط­زیستی است. (جدول3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول3-  نتیجه آزمون همبستگی بین تغییر کاربری‌اراضی با تغییر پارامترهای کیفیت آب در مقاطع زمانی 5 گانه حوضه آبریز پایاب سد‌کرخه

Table 3. The result of correlation test between land use change through water quality parameters in 5 time intervals of Karkheh water`s downstream

	بایر		کشت. آبی		مرتع		مرتع. مشجر
	CC	St	CC	St	CC	St	CC	St
Na%	-9/0*	01/0	0/1*	00/0	-9/0*	09/0	-9/0*	01/0
SAR	-9/0**	01/0	0/1**	00/0	-9/0*	09/0	7/0-	09/0
Na	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
Mg	-9/0**	01/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
Ca	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
SO4	-9/0*	01/0	0/1*	00/0	-9/0*	00/0	-9/0*	19/0
Cl	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
HCO3	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
PH	9/0*	01/0	-9/0*	01/0	-9/0*	09/0	7/0-	01/0
TSS	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0
EC	-0/1**	00/0	0/1**	00/0	-1/0**	00/0	7/0-	09/0

CC = Correlation Coefficient،( ضریب همبستگی) St = Sig. 95%: *و 99% سطح اطمینان:** ، (سطح اطمینان)

 

 

برای بررسی رابطه بین تغییرات ناشی از کاربری­های مؤثر بر تغییر کیفیت آب و مشخص نمودن حد ‌آستانه وسعت مجاز هر یک از کاربری‌ها به عنوان ابزار و مدل مدیریت کنترل کیفیت‌ آب در حوضه آبریز پایاب سد‌کرخه رگرسیون چند متغییره. بر اساس مدل های توأم (Enter)، گام به گام(Stepwise)، پس‌رو (Backward) و پیش‌رو (Forward) انجام شد (جداول4 تا 7). نتایج مدل‌های چهارگانه رگرسیون برای  تخمین یا برآورد وسعت مجاز انواع کاربری های اراضی (رزاعت آبی، زراعت دیم  و مرتع )به شرح زیر است:

الف-  مدل توأم برای مشخص نمودن ساختار رابطه پارامتر­های کیفیت آب با کاربری­های مؤثر بر آنها جهت پیش­بینی حد مجاز هر یک از انواع کاربری اراضی به نحوی­که منتج و موجب کاهش کیفیت آب بیش از مقادیر مجاز برای مصارف مورد نظر نشود. یا به عبارت دیگر حداکثر وسعت مجاز هر یک از کاربری­ها در مناطق پایاب سد در منطقه مورد مطالعه و مناطق مشابه آن با حدود اعتماد 5 درصد.

ب- مدل گام به گام  برای  مشخص کردن مهم­ترین نوع کاربری مؤثر در کاهش کیفیت آب رودخانه در بازه پایاب سد در منطقه مورد مطالعه و مناطق مشابه آن. با حدود اعتماد 5 درصد.

ج- مدل پسرو برای مشخص نمودن مرجح‌ترین نوع  کاربری اراضی مؤثر در کاهش کیفیت آب رودخانه در بازه پایاب سد در منطقه مورد مطالعه و مناطق مشابه آن. با حدود اعتماد 1درصد.

د- مدل پیشرو برای تعیین مهم­ترین و مرجح‌ترین نوع کاربری مؤثر در کاهش کیفیت آب رودخانه در بازه پایاب سد در منطقه مورد مطالعه و مناطق مشابه آن. با حدود اعتماد 5 درصد.

نتایج آزمون اسپیرمن نشان داد که بین کاربری اراضی کشت آبی با تغییر پارامترهای کیفیت آب بیشترین همبستگی معنی­دار وجود دارد.

 

جدول 4-  مدل‌های پیش‌بینی حد آستانه وسعت هریک ازکاربری‌های اراضی درحوضه آبریز پایاب سد‌کرخه براساس مدل Enter

Table 4. Area threshold perdition models for each of the land use types to manage water quality at the downstream of Karkheh Dam based on ENTER regression model

شماره ردیف	IV	DV	مدل	R2	R	Ad.R	α	p-value
1	IL.DF.RL	EC	EC= -73/6398 – 59/17 (IL)+ 41/138(DF) +55/53(RL)	00/1	00/1	000/1	01/0	>  95
2	IL.DF.RL	TDS	TDS=-29/5490-66/16(IL)+ 49/117(DF) +61/40(RL)	00/1	00/1	998/0	03/0	> 95
3	IL.DF.R   L	PH	PH=41/12+009/0(IL)-08/0(DF)-022/0(RL)	92/0	96/0	692/0	012/0
4	IL.DF.RL	HCO3	HCO3=-705/3+000005/0(IL) +104/0(DF)+04/0(RL)	99/0	99/0	968/0	01/0	>  95
5	IL.DF.RL	CL	CL=-44/110-34/0(IL)+13/2(DF) +8/0(RL)	97/0	98/0	898/0	01/0	>  95
6	IL.DF.RL	SO4	SO4=-224/89-262/0(IL)+ 714/1(DF) + 679/0(RL)	97/0	98/0	901/0	01/0	> 95
7	IL.DF.RL	Ca	Ca=-03/28-(IL)+56/0(DF)+ 23/0(RL)	99/0	00/1	99/0	02/0	> 95
8	IL.DF.RL	Mg	Mg=-055/14 -04/0(IL) +30/0(DF) +11/0(RL)	99/0	99/0	98/0	01/0	> 95
9	IL.DF.RL	Na	Na=-40 /91 - 26/ 0(IL) +761/1(DF) + 68/0(RL)	98/0	99/0	94/0	012/0	> 95
10	IL.DF.RL	SAR	SAR=-92/33 -08/ 0(IL) +65/0(DF) + 25/0(RL)	99/0	99/0	97/0	011/0	> 95
11	IL.DF.RL	Na%	Na%=-48/143 - 44/0(IL) +35/3 (DF) +23/1(RL)	87/0	93/0	50/0	03/0	> 95

 

* R2 : ضریب همبستگی،.R: ضریب‌تبیین ، Ad.R: ضریب‌همبستگی تعدیل‌شده، α : حدود‌اعتماد، p-value : سطح اصمینانDV:متغییر وابسته ، IV : متغییر مستقل ،کاربری اراضی،RL: مرتع، IL: زراعت آبی و DF: زراعت دیم.

 

جدول 5 - مدل‌های پیش‌بینی حد‌آستانه وسعت هریک ازکاربری‌های‌اراضی درحوضه پایاب سد‌کرخه براساس مدل  Stepwise

Table 5. Area threshold perdition models for each of the land use types to manage water quality at the downstream of Karkheh Dam based on Stepwis regression model

شماره ردبف	IV	DV	مدل	R2	R	Ad.R	α	p-value
1	IL.DF.RL	HCO3	HCO3 = 763/1 + 021/ 0(IL)	0/96	98/0	955/0	00/0	> 99
2	IL.DF.RL	TDS	TDS = - 248/ 320+059/24(DF)	91/0	95/0	883/0	01/0	> 95
3	IL.DF.RL	PH	PH = 583/9 - 031/0(DF)	90/0	95/0	876/0	01/0	> 95
4	IL.DF.RL	Ca	Ca = 346/2 +054/0(IL)	89/0	94/0	865/0	01/0	> 95
5	IL.DF.RL	Mg	Mg=-055/0+062/0 (DF)	89/0	94/0	854/0	01/0	> 95
6	IL.DF.RL	Na	Na=904/2+061/0(IL)	88/0	93/0	842/0	01/0	> 95
7	IL.DF.RL	EC	EC=424/125+138/25(IL)	85/0	92/0	806/0	02/0	> 95
8	IL.DF.RL	SO4	SO4=082/3+052/0(IL)	84/0	91/0	791/0	02/0	> 95
9	IL.DF.RL	SAR	SAR=-421/2+111/0(DF)	82/0	91/0	771/0	03/0	> 95
10	IL.DF.RL	Na%	Na%=571/9+648/0(DF)	77/0	88/0	704/0	04/0	> 95
11	IL.DF.RL	CL	CL=-989/4+218/0(DF)	77/0	88/0	700/0	05/0	>  95

 

* R2 : ضریب همبستگی،.R: ضریب‌تبیین ، Ad.R: ضریب‌همبستگی تعدیل‌شده، α : حدود‌اعتماد، p-value : سطح اصمینانDV:متغییر وابسته ، IV :متغییر مستقل ،کاربری اراضی،RL: مرتع، IL: زراعت آبی و DF: زراعت دیم.

 

 

 

 

جدول 6-مدل‌های پیش‌بینی حد‌آستانه وسعت هریک ازکاربری‌های اراضی درحوضه پایاب سد‌کرخه براساس مدل Backward

Table 6. Area threshold perdition models for each of the land use types to manage water quality at the downstream of Karkheh Dam based on Backward regression model

شماره ردیف	IV	DV	مدل	R2	R	Ad.R	α	p-value
1	IL.DF.RL	PH	PH=58/9-03/0(DF)	90/0	95/0	87/0	01/0	> 99
2	IL.DF.RL	Mg	Mg= - 05/0+06/0(DF)	89/0	94/0	85/0	01/0	> 95
3	IL.DF.RL	EC	EC= - 73/6398-59/17(IL)+ 41/138(DF) +55/53(RL)	00/1	00/1	00/1	01/0	> 95
4	IL.DF.RL	HCO3	HCO3=- 556/3+101/0(DF)	99/0	99/0	984/0	01/0	> 95
5	IL.DF.RL	TDS	TDS= -29/549+49/117(DF)+ 61/40(RL)5	00/1	00/1	99/0	03/0	> 95
6	IL.DF.RL	Na	Na= -5/21+41/0(DF)+2/0(RL)	98/0	99/0	97/0	03/0	> 95
7	IL.DF.RL	SO4	SO4=-4/20+39/0(DF)+2/0(RL)	98/0	99/0	969/0	03/0	> 95
8	IL.DF.RL	SAR	SAR= - 421/2+111/0(DF)	82/0	91/0	77/0	03/0	> 95
9	IL.DF.RL	Ca	Ca= - 584/15+320/0(DF)	97/0	98/0	95/0	03/0	> 95
10	IL.DF.RL	Na%	Na%= - 571/9+648/0(DF)	77/0	88/0	70/0	04/0	> 95
11	IL.DF.RL	CL	CL= - 989/4+218/0(DF)	77/0	88/0	70/0	04/0	>  95

 

* R2 : ضریب همبستگی،.R: ضریب‌تبیین ، Ad.R: ضریب‌همبستگی تعدیل‌شده، α : حدود‌اعتماد، p-value : سطح اصمینانDV:متغییر وابسته ، IV : متغییر مستقل ،کاربری اراضی،RL: مرتع، IL: زراعت آبی و DF: زراعت دیم.

 

 

  

 

 

 

جدول7- مدل‌های پیش‌بینی حد‌آستانه وسعت هریک ازکاربری‌های‌اراضی درحوضه پایاب سد‌کرخه براساس مدل Forward

Table7. Area threshold perdition models for each of the land use types to manage water quality at the downstream of Karkheh Dam based on Forward regression model

شماره ردیف	IV	DV	مدل	R2	R	Ad.R	α	p-value
1	IL.DF.RL	HCO3	HCO3=  763/1+021/0(IL)	96/0	98/0	000/1	00/0	>  95
2	IL.DF.RL	TDS	TDS= - 248/320+059/24(DF)	91/0	95/0	998/0	011/0	> 95
3	IL.DF.RL	PH	PH=583/9-031/0(DF)	90/0	95/0	692/0	012/0	>  95
4	IL.DF.RL	Ca	Ca=346/2+054/0(IL)	89/0	94/0	968/0	014/0	>   95
5	IL-DF-RL	Mg	Mg=- 055/0+062/0(DF)	89/0	94/0	898/0	016/0	>   95
6	IL-DF-RL	Na	Na=904/2+061/0(IL)	88/0	93/0	901/0	018/0	> 95
7	IL.DF.RL	EC	EC=424/125+138/25(DF)	85/0	92/0	99/0	025/0	> 95
8	IL.DF.RL	SO4	SO4=082/3+052/0(IL)	84/0	91/0	98/0	028/0	> 95
9	IL.DF.RL	SAR	SAR=- 421/2+111/0(DF)	82/0	91/0	94/0	032/0	> 95
10	IL.DF.RL	Na%	Na%=571/9+648/0(DF)	77/0	88/0	97/0	048/0	> 95
11	IL.DF.RL	CL	CL=- 989/4+218/0(DF)	77/0	88/0	50/0	049/0	> 95

 

* R2 : ضریب همبستگی،.R: ضریب‌تبیین ، Ad.R: ضریب‌همبستگی تعدیل‌شده، α : حدود‌اعتماد، p-value : سطح اصمینانDV:متغییر وابسته، IV :متغییر مستقل ، IL: زراعت آبی ، DF: زراعت دیم ،RL : مرتع.

 

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

 

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که بعد از احداث سد وسعت مراتع و اراضی بایر کاهش و اراضی کشت آبی افزایش یافته است. این امر منجر به رشد اقتصادی و در نتیجه رفاه اجتماعی در منطقه شده است که به عنوان دو پیامد مثبت از سد سازی در منطقه مورد مطالعه محقق شده است. مقادیر ادواری پارامترهای شیمیایی و فیزیکی آب شامل EC, TDS, SAR, Na%, HCO₃^-1, Cl^-1, So₄^-2, Mg⁺², Ca⁺², Na⁺¹  در بازه­های زمانی مورد بررسی در مقایسه با قبل از احداث سد روند افزایشی داشته‌اند. بعد از احداث سد، کیفیت آب رودخانه کرخه در پایاب سد کرخه کاهش یافته است. با کاهش کیفیت آب رودخانه در پایاب سد تعادل اکوسیستم رودخانه بر هم خورده و اثرات اجتناب­ناپذیری بر فون و فلور منطقه دارد (17-5-3). این پیامد منفی محیط­زیستی در منطقه مورد مطالعه با مطالعات حلاجیان و همکاران,1397(17) و آذرنگ و همکاران،1396(4) مطابقت دارد. بررسی همبستگی بین مقادیر میانگین پارامتر­های کیفیت آب بعد از احداث سد و تغییر کاربری اراضی نشان می­دهد که با افزایش 2/8 برابری وسعت اراضی کشت آبی در پایاب سد کرخه، کیفیت آب رودخانه کاهش یافته است. در مطالعات مختلف همبستگی معنی­دار بین تغییر کاربری ارضی با تغییر کیفیت آب تایید شده است (17-10). عامل کاهش کیفیت آب رودخانه در پایاب سد کرخه تبدیل رویشگاه‌های طبیعی (اراضی تحت پوشش مراتع) به اراضی زراعی آبی در اثر ورود پساب‌های کشاورزی و آب‌شویی و زهکشی آنها در طول زمان است که با نتایج تحقیقات Ahearn و همکاران، 2005 (18)، Townsend و Chessman، 2010(15) تطابق دارد.   Gagneurو Taleb (2010) نشان داد که احداث سد بر روی رودخانه­ها باعث افزایش غلظت پارامتر­های کیفیت آب و در نتیجه کاهش تدریجی کیفیت آب (در طول زمان) به­خصوص در صورت عدم رعایت و تخصیص حق­آبه محیط­زیستی رودخانه­ها خواهد شد، نتایج تحقیقات حلاجیان و همکاران،1397 (17) نیز مؤید آن است. با به­کار­گیری مدل­های رگرسیونی ارائه شده در جداول 4 تا 7 و نتایج به دست آمده از آنها می­توان اقدام به برنامه­ریزی جهت بهینه­سازی کاربری اراضی در حوضه آبریز پایاب سد کرخه و حوضه­های آبریز مشابه آن نمود. با به­کارگیری مدل توأم مشخص شد که حداکثر  وسعت مجاز  اراضی آبی حوضه آبریز پایاب سد کرخه بایستی 46 درصد مساحت حوضه آبریز باشد و این میزان به­عنوان حد آستانه برای تخصیص اراضی به زراعت آبی محسوب می­شود. در­حالی­که مساحت این نوع کاربری اراضی در زمان تحقیق حدود 76درصد مساحت حوضه آبریز پایاب سد کرخه بود که خود عامل اصلی کاهش کیفیت آب از حد مجاز در اکوسیستم رودخانه کرخه در پایاب سد کرخه است. نتایج مدل­های 4 گانه رگرسیون چند متغیره نشان داد که سه کاربری آراضی شامل زارعت آبی، دیم کاری و مرتع غیر مشجر عامل اصلی تغییر غلظت پارامتر­های کیفیت آب شامل:  Na%، SAR، Na ، Mg، Ca، SO4، CL،   HCO3،  pH، TDS و EC هستند. به­طوری­که مهم­ترین عامل در تغییر غلظت پارامتر­های کیفیت آب شامل: HCO₃، Ca، Na، EC و SO₄، تغییر وسعت اراضی زارعت آبی است. در­حالی­که کاربری اراضی فاقد تأثیر ترجیحی متفاوت بر پارامتر­های کیفیت آب بوده، اما مهم­ترین و مرجح­ترین عامل در تغییر غلظت پارامترهای کیفیت آب مشتمل بر: HCO₃ ،  Ca،  Na، و SO₄ هستند. روابط ارائه شده برای تخصیص اراضی به کاربری­های مختلف بر اساس شرایط محیط­زیستی حوضه آبریز پایاب سد کرخه با استفاده از مدل­های رگرسیون چند­گانه(چند متغییره) تدوین شده­اند؛ اصولا" این نوع مدل­ها برای استفاده در سایر مناطق باید صحت­سنجی شده و در صورت نیاز اصلاح شوند. اغلب به دلیل عدم مشابهت شرایط و مشخصات محیط­زیستی مدل­ها نیاز به اصلاح دارند. پیشنهاد می­شود که تحقیقات مشابه در چند حوزه آبریز واقع در پایاب سد­های بزرگ انجام شود و برای جامعیت بخشیدن و کاربردی نمودن مدل­ها و کاهش خطاهای احتمالی، به اصلاح روابط مربوط به هر یک ازمدل­ها اقدام شود.

 

Reference

1. Choi S, Yoon B, Woo H. 2005. Effect of dam-induced flow regime change on downstream river morphology and vegetation cover in the Hwang River, Korea, River Research and Application. 21(2-3):315 - 325.
2. Wildi, W. 2010. Environmental hazards of dams and reservoirs. TerreetEnvironnement. 88187–197.
3. Cooper, Arthur R. Infante, Dana M. Daniel, Wesley M. Wehrly, Kevin E. Wang c, Lizhu. Brenden, Travis O. 2017. Assessment of dam effects on streams and fish assemblages of the conterminous USA.Science of the Total Environment. 586: 879 – 889.
4. Azarang, F., Taloori, A.R, Sedigh, H., & Shafaee Bajestan, M. 2017. Investigating the effects of large dams construction on the flow and hydrologic parameters of river (A case study: downstream of reservoir dam). Water and Soil journal (agriculture science and industries). 31(1):1.(In Persian)
5. Wijesundara, C. J. Dayawansa, N. D. K. 2011. Construction of Large Dams and their Impact on Cultural Landscape: A Study in Victoria Reservoir and the Surrounding Area, Tropical Agricultural Research 22(1):211-219.
6. SaitTahmicioglu, M. Anul, N. Ekmekci, F. Durmus. N. 2007. Positive and negative  impact of dams. International Congress on River Basin Management. 2: 759-769.
7. Pirestani, M.R., & Shafghati, M. 2009. The study of environmental effects of dam construction. Human geography research journal. 1^st year, no. 3. Summer. (In Persian)
8. Awang, Halizah., Daud, Zawawi., Zainuri Mohd, Mohd. 2015. Hydrology Properties and Water Quality Assessment of the Sembrong Dam, Johor, Malaysia. Procedia – Social and Behavioral Sciences. 195: 2868 – 2873.
9. De Baum,D. 2016. Strategies to Mitigate Environmemt Damages Caused by Dams. Utah State University.
10. Roff,N.L. and J.C.Schmidt.2016.How dams can go with the flow.J.Science.2026.
11. positivenegativeeffects.com. 2017 positive and Negative Effects of Dams.
12. Akindele, E. O., Indabawa, I. I. 2015. A review of the effects of dams on the hydrology, water quality and invertebrate fauna of some Nigerian freshwaters. The Zoologist, 13: 28-35
13. Bahroun Sofia. Chib, Warda., 2017. The quality surface water of the dam reservoir Mexa, Northeasr of Algeria. Journal of water and land development. 34:11-119
14. Salman,M.2017.Dams and their environmenttal impacts.MSc.Plant Biology and Biotecnology.
15. Chessman, B. Townsend, S. 2010. Differing effects of catchment land use on water chemistry explain contrasting behavior of a diatom index in tropical northern and temperate southern Australia, Ecological Indicators 10:620 - 626.
16. Taleb,A. Belaidi, N. and J Gagneur. 2004. Water quality before and after dam building on a heavily polluted river in semi-arid Algeria. River Res. Applic.Vol 20: pp 943–956
17. Hallajian, L., Arjmandi, R., & Ghodoosi, J. 2018. Determining environmental water right to optimize water ecosystem management in large dams downstream (A case study: Karkhe River at downstream of Kharkhe dam). Ph.D. dissertation. Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran. Natural resources and environment faculty. (In Persian)
18. Ahearn, S. Sheibley, W. Dahlgren, R. A., Anderson, M. Johnson, J. Kennethw, T. 2005. Land use and land cover influence on water quality in the last free- flowing river draining the western Sierra Nevada, California, Journal of Hydrology.313(3-4): 234- 247.

 

 

[1]- دانشجوی دکتری مدیریت محیط‌زیست، دانشکده محیط‌زیست و انرژی، دانشگاه آزاد‌ اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

[2]- دانشکده محیط‌زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی علوم و تحقیقات، تهران، ایران. ^*(مسوول مکاتبات)

[3]- دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی تهران، ایران.

4- مرکز تحقیقات فناوری‌های زیست‌محیطی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور، اهواز‌، ایران.

1- Department of Environmental Management, Faculty of Environment and Energy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2- Department of Environmental Management, Faculty of Environment and Energy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran*(Corresponding Author)

3- Department of Environmental Management, Faculty of Environment and Energy, Science and Research Branch , Islamic Azad University, Tehran, Iran

4- Environmental Technologies Research Center, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran

تعداد مشاهده مقاله: 753

تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 427