ارزیابی پتانسیل خطر بیابان‌زایی با استفاده از مدل سازشی تاکسنومی فازی در محیط GIS در زیر حوضه آبخیز یزد- خضرآباد

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی ، تاکستان، ایران

2 گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

پیشینه و هدف: پدیده بیابان‌زایی یکی از جدی‌ترین بحران‌های اکولوژیکی است که کنترل آن از دغدغه‌های ملی محسوب می‌شود. با توجه به گسترش روزافزون این پدیده و ظهور اثرات گسترده و بلندمدت آن بر محیط‌زیست و فعالیت‌های انسانی، در چارچوب مدیریت عرصه‌های بیابانی، ارائه روش‌های مدیریتی مناسب، قادر است شدت و گسترش این پدیده را کاهش ‌دهد و مانع پرداخت هزینه‌های گزاف تصمیم‌گیری نادرست شود. لذا اقدامات اجرایی در این زمینه باید متکی به شناخت وضعیت فعلی بیابانی شدن اراضی و شدت آن باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و پهنه‌بندی رخداد بیابان‌زایی در زیر حوضه آبخیز یزد – خضرآباد با استفاده از مدل‌های تصمیم‌گیری چند شاخصه و تکنیک سیستم اطلاعات جغرافیایی به صورت موردی در زیرحوضه یزد- خضرآباد طی سال‌های 1402 تا 1403 به انجام رسید.
روش‌ها: در این پژوهش سعی شد این مهم توسط روش تاکسنومی فازی به انجام برسد. از این رو پس از تعیین اعضاء تیم تصمیم‌گیری تشکیل شده از متخصصان آشنا به منطقه مطالعاتی، شاخص‌های موثر از روش دلفی فازی تعیین و ارزش‌دهی شد. به منظور انتخاب این شاخص‌ها سه محور اصلی ارتباط با پدیده بیابان‌زایی، سهولت دسترسی و سهولت به روزآوری در چارچوب دو فاکتور هزینه و زمان مد نظر قرار گرفت. سپس به منظور تهیه چارچوبی مناسب جهت تهیه نقشه پهنه‌بندی آسیب‌پذیری ناشی از فرایند بیابان‌زایی اقدام به تفکیک واحدهای کاری از روش ژئومرفولوژی و در محیط نرم افزار Arc Gis، شد. در ادامه اقدام به فازی‌سازی داده‌ها از روش چن و هوانگ شد و فرایند تحلیل فازی طی مراحل ذیل بر روی داده‌ها صورت گرفت:
تعیین ارزش‌های فازی برای اوزان شاخص‌ها و واحد های کاری و تشکیل ماتریس اعداد فازی
محاسبه ارزش D ̃_K یا اعداد فازی ذوزنقه ای ترکیبی1 برای هر سطر ماتریس فازی
پس از برآورد اعداد فازی ذوزنقه‌ای ترکیبی، اقدام به فازی‌زدایی و تشکیل ماتریس تصمیم گیری طی مراحل ذیل شد.
محاسبه درجه بزرگی ارزش D ̃_K هر سطر ماتریس فازی نسبت به هم در محیط نرم افزار MATLAB
محاسبه درجه بزرگی هر عدد فازی ذوزنقه‌ای ترکیبی از K عدد فازی ترکیبی دیگر
نرمالیزه کردن اوزان نابهنجار شاخص‌ها و واحدهای کاری و تشکیل ماتریس تصمیم‌گیری فازی
در ادامه در چارچوب ماتریس تصمیم‌گیری فازی و از روش تاکسنومی، طی مراحل ذیل شدت بیابان‌زایی برآورد شد.
تشکیل ماتریس تصمیم گیری فازی موزون2 (HFDM)
تشکیل ماتریس شدت بیابانزائی شاخص ها و واحدهای کاری
برآورد فاصله تاکسنومیک واحدهای کاری
محاسبه حداکثر فاصله تاکسنومیک ممکن
برآورد درجه تاکسنومیک (yi) در واحدهای کاری و رتبه‌بندی واحدهای کاری بر اساس درجات به دست آمده.
در نهایت به منظور سهولت و دقت در تجزیه وتحلیل داده‌ها و دستیابی به نتایج، بر مبنای درجه تاکسنومیک واحدهای کاری و با استفاده از نرم افزار Arc view3.2a اقدام به نقشه‌سازی میزان پتانسیل بیابان‌زایی شد.
یافته‌ها: پس از تعیین ماتریس تصمیم‌گیری فازی موزون، مطابق ادبیات تحقیق فاصله تاکسنومیک (gi) و درجه تاکسنومیک (yi) یا بعبارتی شدت بیابان‌زایی به تفکیک واحدهای کاری به دست آمد. در نهایت به منظور سهولت در خواندن و فهمیدن نتایج برآورد شده و نشان دادن تفاوت-های ناحیه‌ای آسیب‌پذیری نسبت به بیابان‌زایی، نقشه‌ نهایی پتانسیل شدت بیابان‌زایی بر مبنای ارزش‌های شدت بیابان‌زایی(yi) واحدهای کاری شکل گرفت. مطالعات انجام شده نشان داد که 72/35 درصد از کل منطقه مطالعاتی به صورت خیلی شدید و 28/ 17 درصد به صورت شدید تحت فرایند بیابان‌زایی می‌باشد و بیابان‌زایی با شدت متوسط (32/36 درصد) بیشترین سهم را در منطقه مطالعاتی به خود اختصاص داده است. به طور کلی ارزش کمی شدت بیابان‌زایی برای کل منطقه از مجموع عوامل 74/0 در کلاس شدید یا VI ارزیابی شد.
نتیجه‌گیری: مطالعه صورت گرفته نشان از کارایی و سهولت کاربرد منطق فازی در قالب مدل تاکسنومی در ارزیابی شدت بیابان‌زایی داشت. همچنین نتایج این پژوهش امکان برنامه‌ریزی را برای به حداقل رساندن بیابان‌زایی در اثر انجام طرح‌های توسعه فراهم می‌سازد و می‌تواند شرایطی را ایجاد کند که با توجه به اولویت‌ها و پهنه‌بندی آسیب‌پذیری منطقه مطالعاتی، تعادل بین طرح‌های توسعه و محیط امکان پذیرگردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessing Desertification Risk Potential Using Fuzzy Taxonomy Adaptive Model in GIS Environment in Yazd-Khazarabad Sub-basin

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hassan Sadeghiravesh 1
  • Hassan Khosravi 2
1 Department of Environment, Tak.C., Islamic Azad University, Takestan, Iran.
2 Department of Arid and Mountainous Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Background and Purpose: Desertification is one of the most serious ecological crises, and its control is considered a national concern. Given the increasing spread of this phenomenon and the emergence of its extensive and long-term effects on the environment and human activities, by providing appropriate management methods within the framework of desert management, the intensity and spread of this phenomenon can be reduced and the high costs of incorrect decision-making can be prevented. Therefore, implementation measures in this field should be based on understanding the current state of desertification and its severity. Therefore, the present study aimed to evaluate and zone the desertification event using multi-attribute decision-making models and geographic information system techniques as a case study in the Yazd-Khazarabad sub-basin during the years 2023 to 2024.
Methodology: In this research, an attempt was made to accomplish this using the fuzzy taxonomy method. Therefore, after determining the members of the decision-making team consisting of experts familiar with the study area, effective indices were determined and evaluated using the fuzzy Delphi method. In order to select these indicators, three main axes of relationship with the desertification phenomenon, ease of access, and ease of updating were considered within the framework of two factors: cost and time. Then, in order to prepare a suitable framework for the zoning map of the desertification process vulnerability, work units were separated using the geomorphological method in the ArcGIS software environment. the data were fuzzy by the Chen and Huang methods. The fuzzy analysis process was performed on the data according to the following steps:
- Determining fuzzy values for the weights of indicators, units of work and forming a matrix of fuzzy numbers
- Calculate the value of ( D) ̃_K or Synthetic Trapezoidal Fuzzy Number for each row of fuzzy matrix from
After estimating the combined trapezoidal fuzzy numbers, de-fuzzy action was performed and the decision matrix was formed through the following steps.
- Calculate the value of D ̃_K of each row of fuzzy matrix relative to each other in the MATLAB software environment
- Calculate the value of each combined trapezoidal fuzzy numbers from K another hybrid fuzzy number
- Normalization of abnormal weights of indices and work units
- Forming the fuzzy decision matrix
Then, in the framework of the fuzzy decision matrix and the TAXONOMY method, the intensity of desertification was estimated through the following step:
- Formation of the Harmonic Fuzzy Decision Matrix (HFDM) is obtained
- Formation of the desertification intensity matrix of indices and from work units
- Estimation of taxonomic distance of work units
- Calculating the maximum possible taxonomic
- Estimating the taxonomic rank (yi) in work units from the relationship and ranking the work units based on the ranks obtained.
Finally, in order to facilitate and accurately analyze data and achieve results, a mapping of desertification potential was carried out based on the taxonomic degree of the working units and using Arc view 3.2a software.
Findings and Discussion: After determining the balanced fuzzy decision matrix, according to the research literature, taxonomic distance (gi) and taxonomic degree (yi) or in other words, desertification intensity was obtained by separating the working units. Finally, in order to facilitate reading and understanding of the estimated results and to show regional differences in vulnerability to desertification, a final map of desertification intensity potential was formed based on the desertification intensity (yi) values of the working units. The results showed that 35.72 and 17.28 percent of the study area located in very high and high desertification classes, respectively. Moderately severe desertification (36.32 percent) has the largest share in the study area. In general, the quantitative value of desertification intensity for the entire area was evaluated as 0.74 in high or IV class from the total factors.
Conclusion: The study showed the efficiency and ease of application of fuzzy logic in the form of a taxonomy model in assessing the intensity of desertification. The results of this study provide the possibility of planning to minimize desertification as a result of development projects, and can create conditions where a balance between development plans and the environment is possible based on the priorities and vulnerability zoning of the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Decision Making
  • Hierarchical Structure
  • Fuzzy Taxonomy Model
  • Pairwise Comparison