عنوان صفحه
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. هشت
فهرست اشکال ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….دوازده
فهرست جدول…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. چهارده
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1
فصل اول: مقدمه
هشت
1- 1- کلیات.. 2
1-2- اهداف مطالعه. 4
1-2-1- اهداف اصلی.. 4
فصل دوم: تعاریف و پیشینه مطالعات
2-1- تعریف مفاهیم و واژههای کلیدی.. 5
2-1- 1- مناطق خشک… 5
2-1-2- بیابان. 6
2-1-3- بیابانزایی.. 7
2-1-4- مدل. 8
2-2- مدلهای ارزیابی بیابانزایی.. 8
2-2- 1- مدلهای ارزیابی بیابانزایی در جهان. 8
2-2- 1-1- روش فائو-یونیپ.. 8
2-2- 1-2- روش ارزیابی بیابان زایی موسسه تحقیقات بیابان ترکمنستان. 11
2-3- 1-3- روش ارزیابی بیابان زایی مدالوس (MEDALUS) 12
2-2- 2- مدلهای ارزیابی بیابانزایی در ایران. 21
2-2- 2-1- اصول و مفاهیم روش MICD.. 21
2-2- 2-2- اصول و مفاهیم روش IMDPA.. 23
2-3- شبکههای باور بیزین.. 24
2-3- 1- مطالعات انجام شده در مورد استفاده از شبکه های باور بیزین در علوم محیطی.. 28
هشت
2-4- جمع بندی : 30
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- موقعیت منطقه مطالعاتی.. 32
3-2- هواشناسی و اقلیم شناسی منطقه. 34
3-2-1- بارش… 34
3-2-2- دما 35
3-2-3- تبخیر. 36
3-2-4- باد. 37
3-2- 5- تعیین اقلیم منطقه. 37
3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی منطقه. 39
3-3-1- زمین شناسی و تکتونیک… 39
3-3-2- تهیه نقشه واحد کاری.. 39
3-4- خصوصیات پوشش گیاهی.. 45
3-5- ارزیابی بیابانزایی در منطقه. 46
3-6- معیارهای ارزیابی بیابانزایی.. 48
3-6-1- معیار اقلیم : 48
3-6-2- معیار خاک… 49
3-6-3- معیار پوشش گیاهی.. 51
3-6-4- معیار آب زیرزمینی.. 52
3-6-5- معیار فرسایش بادی.. 54
3-6-6- معیار سیاست و مدیریت.. 56
3-7- ارزیابی وضعیت فعلی بیابانزایی و تعیین حساسیت مناطق به بیابانزایی.. 59
3-8- استفاده از شبکههای باور بیزین جهت ارزیابی معیارهای خاک، آب زیرزمینی، فرسایش بادی و بیابانزایی.. 60
3-8-1- شناخت متغیرهای موثر در مدل. 62
3-8-2- ترسیم نمودار تاثیر (روابط بین متغیرها) 62
3-8- 3- تشکیل جداول احتمالات شرطی.. 62
نه
3-8-4- ارزیابی و حساسیت سنجی مدل. 63
3-8-4-1- بازبینی مجدد مدل. 63
3-8-4-2- تجزیه و تحلیل حساسیت.. 64
3-8-4-3- ارزیابی مدل از طریق مقایسه آن با مدلهای تجربی.. 64
فصل چهارم: نتایج و بحث
4-1- بررسی معیارهای ارزیابی وضعیت بیابانزایی.. 65
4-1-1- معیار اقلیم. 65
4-1-2- معیار کیفیت خاک… 68
4-1-3- معیار کیفیت پوشش گیاهی.. 78
4-1-4- ارزیابی معیار کیفیت آب زیر زمینی.. 82
4-1-5- ارزیابی معیار کیفیت فرسایش بادی.. 90
4-1-6-معیار کیفیت مدیریت و سیاست.. 96
4-2- تهیه نقشه وضعیت فعلی بیابانزایی.. 99
4-3- ارزیابی خاک، آب زیرزمینی، فرسایش بادی و بیابانزایی با استفاده از شبکههای باور بیزین.. 104
4-3- 1- شناسایی متغیرها 104
4-3-2- ترسیم نمودار تاثیر (روابط بین متغیرها) 105
4-3- 3- تشکیل جداول احتمالات شرطی.. 108
4-3-4- ساخت مدل شبکههای باور بیزین.. 109
4-4- ارزیابی مدل. 116
4-4- 1- بازبینی مجدد مدل. 116
4-4-2-تجزیه و تحلیل حساسیت.. 117
4-4-3-ارزیابی مدل با استفاده از مدل های تجربی.. 121
4-5- نتایج کلی مطالعه. 125
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1- نتیجهگیری.. 126
5-1-1- مزیت های مدل مدالوس… 126
ده
5-1-2- معایب مدل مدالوس… 127
5-1-3- مزیت های مدل بیزین.. 127
5-1-4- معایب مدل بیزین.. 127
5-2- نتیجهگیری کلی در هر بخش از این تحقیق. 128
5-2-1-مدل مدالوس… 128
5-2-1- مدل شبکه های باور بیزین.. 129
5 -3 – پیشنهادات.. 129
پیوستها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………131
مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 140
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….150
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1- نمونه یک شبکه بیزین ساده …………………………………………………………………………………………………….25
شکل 2-2- حالات و رابطه دو متغیر از یک شبکه باور بیزین…………………………………………………………………………….25
شکل 3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مطالعاتی………………………………………………………………………………………………33
شکل3-2- اقلیم نمای آمبرژه دشت سگزی – اصفهان…………………………………………………………………………………….38
شکل 3-3- نقشه واحدهای کاری (رخساره ) منطقه مطالعاتی……………………………………………………………………………45
شکل 3-4- نمایش ساختار شبکه بیزین………………………………………………………………………………………………………..61
شکل 3-5- نمایش مراحل مورد استفاده برای ایجاد و کاربرد یک مدل باور بیزین……………………………………………….61
نمودار 4-1- مقایسه میزان تاثیر شاخصهای معیار کیفیت اقلیم در بیابانزایی……………………………………………………………………. 67
شکل4-1- نقشه معیار کیفیت اقلیم………………………………………………………………………………………………………………68
شکل 4-2- نقشه بافت خاک منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………70
شکل 4-3- نقشه EC خاک منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………………………….70
شکل 4-4- نقشه میزان گچ منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………………………71
شکل 4-5- نقشه مواد آلی خاک در منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………….72
شکل 4-6- نقشه نسبت جذب سدیم خاک در منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………….73
شکل 4-7- نقشه میزان اسیدیته خاک در منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………….73
شکل 4-8- نقشه میزان کلر خاک در منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………….75
شکل 4-9- نقشه میزان سدیم خاک در منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………75
شکل 4-10- نقشه معیار کیفیت خاک………………………………………………………………………………………………………….77
نمودار 4-2- میانگین وزنی هر کدام از شاخصهای معیار کیفیت خاک……………………………………………………………………………78
شکل 4-11- نقشه معیار کیفیت پوشش گیاهی………………………………………………………………………………………………80
نمودار 4-3- میانگین وزنی هر کدام از شاخصهای معیار کیفیت پوشش گیاهی…………………………………………………………………81
شکل 4-12- نقشه میزان کل مواد محلول جامد آبهای زیرزمینی منطقه…………………………………………………………….83
شکل 4-13- نقشه میزان یون کلر در منطقه…………………………………………………………………………………………………..84
شکل 4-14- نقشه میزان اسیدیته آب زیرزمینی در منطقه…………………………………………………………………………………84
شکل 4-15- نقشه هدایت الکتریکی آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………..86
شکل 4-16- نقشه نسبت جذب سدیم آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………86
شکل 4-17- نقشه افت آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………87
دوازده
نمودار 4-4- میانگین وزنی هر کدام از شاخصهای معیار کیفیت آب زیرزمینی………………………………………………………………….89
عنوان صفحه
شکل 4-18- نقشه کیفیت آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………90
شکل 4-19- کلاس فرسایش بادی در مدل IRIFR………………………………………………………………………………………..93
نمودار 4-5- مقایسه میزان تاثیرشاخصهای معیار کیفیت فرسایش بادی در بیابانزایی……………………………………………95
شکل4-20- نقشه معیار کیفیت فرسایش بادی………………………………………………………………………………………………..96
شکل4-21- نقشه معیار کیفیت سیاست و مدیریت………………………………………………………………………………………….99
نمودار 4-6- مقایسه میزان تاثیر معیارها در بیابانزایی ……………………………………………………………………………………101
نمودار 4-7- مقایسه وضعیت فعلی بیابانزایی در واحدهایکاری………………………………………………………………….. 102
شکل 4-22- نقشه وضعیت فعلی بیابانزایی در منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………102
شکل 4-23- نقشه حساسیت منطقه مورد مطالعه به پدیده بیابانزایی………………………………………………………………….103
شکل 4-24- در این شكل روابط بین متغیرهای خاک………………………………………………………………………………..106
شکل 4-25- نمودار اثر تهیه شده از روابط متغیرهای موثر بر مدل شاخص آب در منطقه………………………………………106
شکل 4-26- نمودار اثر تهیه شده از روابط متغیرهای موثر بر مدل فرسایش بادی در منطقه……………………………………107
شکل 4-27- نمودار اثر تهیه شده از روابط متغیرهای موثر بر مدل بیابانزایی در منطقه………………………………………….107
شکل 4-28- مدل شبکههای باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی کیفیت خاک…………………………………………………..110
شکل 4- 29- مدل تشخیص بهترین شرایط از لحاظ کیفیت خاک…………………………………………………………………..111
شکل 4-30- مدل شبکههای باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی شاخص آب……………………………………………………112
شکل 4-31- مدل شبکههای باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی فرسایش بادی………………………………………………….113
شکل 4-32- مدل شبکههای باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی بیابانزایی……………………………………………………….115
شکل 4-33 – مدل کلی ارائه شده جهت ارزیابی کیفیت خاک……………………………………………………………………….115
شکل 4-34 – مدل کلی ارائه شده جهت ارزیابی شاخص آب…………………………………………………………………………116
شکل 4-35- نتایج حساسیت سنجی مدل کیفیت خاک………………………………………………………………………………….118
شکل 4-36- نمودار اثر نمایش دهنده نتایج تجزیه و تحلیل حساسیت بر گره نهایی مدل کیفیت خاک……………………120
نمودار 4-7 –همبستگی بین امتیاز معیار خاک و احتمالات کم پیش بینی شده برای مدل شبکههای باور بیزین خاک…122
نمودار 4-8 –همبستگی بین امتیاز معیار خاک و احتمالات زیاد پیش بینی شده برای مدل شبکههای باور بیزین خاک..122
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول شماره 3-1- آمار ماهیانه و سالیانه بارش بر حسب میلی متر در ایستگاه هواشناسی فرودگاه شهید بهشتی اصفهان…35
جدول شماره 3-2- آمار ماهیانه و سالیانه دما برحسب سانتیگراد در ایستگاه هواشناسی فرودگاه شهید بهشتی اصفهان….36
جدول3-3- جدول اقلیمی دومارتن……………………………………………………………………………………………………………….38
جدول 3-4 – رخساره های ژئومورفولوژی و واحدهای کاری منطقه مطالعاتی……………………………………………………………….44
جدول 3-5- معیارها و شاخص های ارزیابی بیابان زایی در این تحقیق………………………………………………………………………….47
جدول 3-6- شاخص های ارزیابی معیار اقلیم……………………………………………………………………………………………………….49
جدول 3-7- کیفیت معیار اقلیم………………………………………………………………………………………………………………………..49
جدول 3-8- شاخص های ارزیابی معیار خاک……………………………………………………………………………………………………..50
جدول3-9- کیفیت معیار خاک……………………………………………………………………………………………………………………….51
جدول3-10- شاخص های ارزیابی معیار پوشش گیاهی………………………………………………………………………………………….51
جدول3-11- کیفیت معیار پوشش گیاهی……………………………………………………………………………………………………………52
جدول3-12- شاخص های ارزیابی معیار آب های زیرزمینی…………………………………………………………………………………….53
جدول 3-13- کیفیت معیار آب زیرزمینی………………………………………………………………………………………………………54
جدول 3-14- عوامل موثر در فرسایش بادی در روش IRIFR………………………………………………………………………………..54
جدول3-15- تعیین کلاس فرسایش و برآورد رسوب دهی اراضی نسبت به فرسایش بادی………………………………………………..55
جدول 3-16- شاخص های ارزیابی معیار فرسایش بادی………………………………………………………………………………………….55
جدول 3-17- کیفیت معیار فرسایش بادی…………………………………………………………………………………………………………..56
جدول 3-18- شاخصهای ارزیابی معیار سیاست و مدیریت……………………………………………………………………………………..57
جدول 3-19 شاخص میزان عملیات حفاظتی………………………………………………………………………………………………………..58
جدول 3-20- کیفیت معیار سیاست و مدیریت……………………………………………………………………………………………………..58
جدول3-21- کلاسهای وضعیت فعلی بیابانزایی با توجه به امتیاز شدت بیابانزایی…………………………………………………………59
جدول 3-22 کلاس های حساسیت مناطق به بیابانزایی……………………………………………………………………………………………60
جدول 4-1- کیفیت معیار اقلیم………………………………………………………………………………………………………………………..66
جدول 4-2- امتیاز شاخص های معیار اقلیم در واحدهای کاری…………………………………………………………………………………66
جدول 4-3- امتیاز شاخصهای معیار خاک در واحدهای کاری………………………………………………………………………………..76
جدول 4-4- امتیازات شاخص های مربوط به معیار کیفیت پوشش گیاهی در هر واحد……………………………………………………..79
جدول 4-5-امتیازات شاخصهای مربوط به معیار آب زیرزمینی در هر واحد کاری…………………………………………………………88
جدول4- 6- امتیازات شاخص های مربوط به معیار کیفیت فرسایش بادی……………………………………………………………………..94
چهارده
جدول 4-7- امتیاز شاخصهای مربوط به معیار کیفیت مدیریت و سیاست در هر واحد کاری……………………………………………..97
عنوان صفحه
جدول 4-8- امتیاز وضعیت فعلی بیابان زایی در هر واحد………………………………………………………………………………………….100
جدول 4-9- متغیرهای موثر در مدل BBN…………………………………………………………………………………………………………104
جدول 4- 10- احتمالات شرطی مربوط به گره کاتیونهای خاک در مدل کیفیت خاک…………………………………………109
جدول 4-11- نتایج حساسیت سنجی مدل کیفیت خاک…………………………………………………………………………………..119
جدول 4-12- .کیفیت خاک پیش بینی شده و برآورد شده در هر واحد کاری…………………………………………………….121
جدول 4-13- شدت بیابانزایی پیش بینی شده و برآورد شده در هر واحد کاری………………………………………………….123
جدول 4-14- نتایج حساسیت سنجی مدل بیابانزایی………………………………………………………………………………………..124
چکیده
بیابانزایی به معنی از دست رفتن توانایی حاصلخیزی دائمی اراضی به دلیل تغییرات شرایط اکولوژیکی و مدیریتی است که بطور وسیعی در اراضی مختلف جهان و در مناطق مختلف آب و هوایی روی داده است. کارشناسان از مدلهای مختلفی برای ارزیابی بیابانزایی در داخل و خارج کشور استفاده می کنند که مدلهای موسسه تحقیقات بیابان ترکمنستان، فائو-یونپ، مدالوس و مدلهای ایرانیICD،MICD و IMDPA از آن جمله می باشند. در این مطالعه با استفاده از مدل مدالوس و برای اولین بار در کشور از مدل شبکه های باور بیزین برای ارزیابی بیابانزایی استفاده شده است. در شرایطی که نتیجه و پیشبینی روشهای ارزیابی بیابانزایی نامطمئن است و یا به عبارتی عدم اطمینان در نتایج آنها وجود دارد، تصمیمگیری برای ارایه راهکار مناسب برای مدیران، جهت مدیریت اراضی بیابانی مشکل است. شبکه های باور بیزین ، یکی از روشهایی است که میتواند این عدم قطعیت در پیشبینی مدلها را در مواجه با شرایط گوناگون فراهم نماید. این پژوهش با هدف پهنه بندی و ارزیابی کمی بیابانزایی در منطقه سگزی با گسترهای حدود 30 هزار هکتار در استان اصفهان و به منظور ایجاد یک ابزار پشتیبان تصمیمگیری با تلفیق نتایج مدل مدالوس و روش شبکه باور بیزین انجام شده است. در آغاز با بررسی مطالعات صورت گرفته در منطقه سگزی و همچنین بازدیدهای صحرایی 6 عامل اقلیم ، پوشش گیاهی، خاک ، آب زیرزمینی ، فرسایش بادی و مدیریت و سیاست به عنوان معیارهای ارزیابی بیابانزایی انتخاب شدند. سپس برای هر لایه یا معیار اصلی، مهمترین شاخصهای موثر در کیفیت آن معیار، بررسی و با شیوه مدل مدالوس وزن دهی انجام شد و با محاسبه میانگین هندسی شاخصها و بهره گیری از نرم افزار Arc GIS، نقشههای مربوطه به وضعیت هر شاخص یا معیار تهیه شد. در پایان با تلفیق نقشههای معیارها و بهرهگیری از میانگین هندسی، نقشه وضعیت فعلی بیابانزایی در منطقه مورد بررسی تولید شد. سپس با استفاده از شبکههای باور بیزین برای معیارهای خاک ، آب زیرزمینی و فرسایش بادی که تصمیمات مدیریتی بیشتر در آنها دخیل بوده مدلی طراحی شد و در سطح واحدکاری مدل ها اجرا و خصوصیات خاک ، آب زیرزمینی و فرسایش بادی مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت مدل کلی بیابانزایی منطقه تهیه گردید. برای مقایسه خروجی مدل بیزین با معیارهای مدل مدالوس میبایست متغیرهای موجود در هر دو مدل یکسان انتخاب شوند. بر همین اساس متغیرهای مدل بیزین ، همان شاخصهای معیارهای مدل مدالوس در نظر گرفته شد. ارزیابی مدل شبکه باور بیزین از طریق بازبینی مجدد مدل، تجزیه و تحلیل حساسیت و مقایسه آن با نتایج مدل مدالوس صورت گرفت. نتایج مدل مدالوس نشان داد که 13 درصد از سطح منطقه در کلاس شدید بیابانزایی و 87/78 درصد از سطح منطقه نیز در کلاس بیابانزایی بسیار شدید قرار گرفت. همچنین آنالیز حساسیت مدل بیزین و نتایج مدل مدالوس گویای این واقعیت بودند که معیارهای اقلیم و فرسایش بادی مهمترین عوامل در بیابانی شدن منطقه می باشند. این مطالعه نشان دادکه شبکههای باور بیزین به دلیل اینکه می توانند روابط علی و معلولی بین متغیرهای موثر در پروسه بیابانزایی را نشان دهند و همچنین میزان عدم قطعیت از پیش بینی سیستم را ارایه کنند، می توانند به عنوان ابزاری ارزشمند جهت پیش بینی تغییرات بیابانزایی استفاده شده و کمک شایانی به کارشناسان مربوطه جهت تصمیمگیری و مدیریت این مناطق ارایه دهند.
کلمات کلیدی : بیابانزایی ، مدل مدالوس ، شبکه های باور بیزین ، مدلسازی ، حساسیتسنجی
مقدمه
