تهیه نقشه و ارزیابی بیابان زایی با استفاده از مدلمدالوس و شبکه های باور بیزین : پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی منابع طبیعی و بیابان زدایی

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان”  تهیه نقشه و ارزیابی بیابان زایی با استفاده از مدلمدالوس و شبکه های باور بیزین ” با گرایش  منابع طبیعی و بیابان زدایی و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

چکیده تهیه نقشه و ارزیابی بیابان زایی با استفاده از مدلمدالوس و شبکه های باور بیزین:

بیابان‌زایی به معنی از دست رفتن توانایی حاصل­ خیزی 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 بیابان ­زایی در داخل و خارج کشور استفاده می کنند که مدل­های موسسه تحقیقات بیابان ترکمنستان،  فائو-يونپ، مدالوسو مدل‌هاي ايرانيICD،MICD و IMDPAاز 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 بیابان­ زایی نامطمئن است و یا به عبارتی عدم اطمینان در نتایج آنها وجود دارد، تصمیم­ گیری 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 گستره ­ای حدود 30 هزار هکتار در استان اصفهان و به منظور ایجاد یک ابزار پشتیبان تصمیم ­گیری 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 ومدیریت و سیاست به عنوان معیارهای ارزیابی بیابان­ زایی 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، نقشه ­های  مربوطه به وضعیت هر شاخص یا معیار تهیه شد.در پایان با تلفیق نقشه­ های معیارها و بهره ­گیری از میانگین هندسی، نقشه­ وضعیت فعلی بیابان ­زایی در منطقه مورد بررسی تولید شد.سپس با استفاده از شبکه ­های باور بیزین برای معیارهای خاک ، آب زیرزمینی و فرسایش بادیکه 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 بیابان ­زایی بسیار شدید قرار گرفت. همچنین آنالیز حساسیت مدل بیزین و نتایج مدل مدالوسگویای این واقعیت بودند که  معیارهای اقلیم و فرسایش بادی مهمترین عوامل در بیابانی شدن منطقه می باشند.

این مطالعه نشان دادکه شبکه ­های 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  تصمیم­­ گیری  و مدیریت این مناطق ارایه دهند.

کلیات

بیابان‌زایی به معنی از دست رفتن توانایی حاصلخیزی دایمی اراضی به دلیل تغییرات شرایط اکولوژیکی و مدیریتی است که در مناطق مختلف آب و هوایی می تواند اتفاق بیافتد.در حال حاضر بيابان­زايي معضلي گريبان­گير براي بسياري از کشورهاي جهان از جمله کشورهاي در حال توسعه مي­باشد [6].

دفتر بيابان‌زدايي ايران 17 استان ايران را به عنوان«مناطق بياباني شده» تعريف کرده است که حدود 70 درصد کل جمعيت ايران را شامل مي‌شود. مناطق بياباني شده در ايران اغلب با ويژگي‌هاي اراضي خشک مشخص شده­اند[62].بيش از 5/64 درصد از مساحت کشور با بارندگي کمتر از 250 ميليمتر تحت تأثير شرايط اقليمي فراخشک و خشک مي‌باشد[8].

طبق بررسي­هاي صورت گرفته توسط IFAD^[1]، بيابان­زايي 40 درصد از کل اراضي زمين را تهديد نموده و سالانه 12 ميليون هکتار از اراضي را زير تأثير مستقيم خود قرار مي­دهد. اين پديده سالانه 42 ميليارد دلار به اقتصاد جهاني زيان رسانده و حدود دو ميليارد نفر از مردم جهان با اين پديده روبرو بوده و سالانه موجب مهاجرت پنج ميليون نفر از شهر و کاشانه خود مي­شود [21]. همچنين طبق برآورد کنفرانس جهاني بيابان­زايي و بيابان­زدايي (UNCCD^[2])، پديده بيابان زايي در آينده بيش از 785 ميليون نفر انسان مناطق خشک را که معادل 7/17 درصد جمعيت کل جهان مي­باشند، تهديد  ,خواهد کرد. از اين تعداد، 60 تا 100 ميليون نفر به طور مستقيم به علت کاهش حاصلخيزي اراضي و ديگر فرآيندهاي بيابان­زايي، تحت تاثير قرار مي­گيرند. بيابان­زايي مي­تواند در همه شرايط اقليمي به وقوع بپيوندد و شدت آن بستگي به رژيم طبيعي آن منطقه دارد. در مناطقي با اقليم گرم و خشک، فرآيند بيابان­زايي مي­تواند سرعت پيدا کند و به صورت فاجعه درآيد. اين فرآيند همواره با تخريب خاک و منابع آب، پوشش گياهي و ديگر منابع همراه است [1]

چنين است که بيابان­زايي در ميان 37 چالش مهم جهاني، يکي از سه چالش اصلي فراروي بشر در قرن 21 (پس از چالش­هاي مهم تغيير اقليم و کمبود آب شيرين) گزينش مي­شود. بي­گمان، هنگامي که موضوعي واجد چنين درجه­ اهميتي کلاس ­بندي شده و مقابله با آن از جايگاه ممتازي در بين اولويت­هاي مشترک شهروندان زميني برخوردار باشد؛ شناخت، ارزيابي و پايش مستمر آن بسیارحياتي و تأثيرگذار قلمداد مي­شود [24].

با توجه به اهميت معضل بيابان ­زايي، مطالعات زيادي انجام شده، ولي پژوهشگران معتقدند ارزيابي بيابان ­زايي زماني  به طور رضایت بخشی امکان­ پذير است که معيارها و شاخص­هاي مناسب و معتبر مربوط به اين پديده تعيين شود؛ اما تاکنون امکان تعيين چنين شاخص­هايي که بتوان از آنها در سطوح مختلف جهاني، ناحيه­اي، منطقه­اي، ملي و محلي استفاده نمود ميسر نشده است.

تاکنون روش­های بسیاری جهت ارزیابی بیابان­ زایی ارائه شده است که از آن جمله می­توان روش فائو – یونیپ ( 1984)،  روش آکادامی علوم ترکمنستان ( بابایف ، 1985)، روش مدالوس (1999) و روش­های یاز جملهICD[3] ( اختصاصی – مهاجری ، 375 ) را ذکر نمود.

روش کار مدالوس[4] که از جدیدترین روش­های ارزیابی بیابان­زایی است، توسط کمیسیون اروپا ارائه گردیده و در اکثر کشور­های حاشیه مدیترانه و خاور میانه اجرا شده و نتایج مثبتی به دنبال داشته است [91].

در روش مدالوس چهار معیار خاک، اقلیم، پوشش گیاهی و مسائل مدیریتی به عنوان عوامل اصلی در بیابانی شدن مورد بررسی قرار می­گیرد. در ارزیابی هر کدام از این معیارها ، چندین شاخص که بیانگر، وضعیت کیفی آن  معیار می­باشند، مطالعه می­شوند. این شاخص­ها امتیاز­دهی شده و با توجه به وضعیت کیفی ، وزن کمی بین 1 تا 2 می گیرند. وزن 1 بیان کننده بهترین حالت و وزن 2 بازگو کننده وضعیت نامناسب شاخص می­باشد . سپس با استفاده از میانگین هندسی وزن شاخص­ها ، وضعیت کیفی هر معیار ارزیابی و نقشه کیفیت هر معیار تهیه می­شود . در نهایت ، با استفاده از میانگین هندسی معیارها و ورود داده­ها به سیستم اطلاعات جعرافیایی ( GIS ) وضعیت فعلی بیابان­زایی در منطقه مشخص شده و نقشه آن ترسیم می­گردد. تمامی داده ­های مورد نیاز در این مدل، در  سامانه ­های اطلاعات جعرافیایی تعریف می­شوند تا محاسبات مورد نیاز با توجه به الگوریتم­های تعریف شده برای محاسبه شاخص­ها و در نهایت تهیه نقشه بیابان­زایی راحت تر صورت گیرد [114].

مدل مدالوس و دیگر مدل­های ارزیابی بیابان­ زایی در نتایج و اندازه­ گیری­های خود دارای عدم اطمینان بوده ، و این مدل­ها عدم قطعیت­ های موجود را در نظر نمی­گیرند. در سال‌های اخیر سیستم‌های پشتیبانی تصمیم ، جهت جمع آوری و یکپارچه سازی بهترین اطلاعات موجود برای اتخاذ تصمیم­ گیری­هاي مناسب در سطح وسیعی از علوم، گسترش یافته است که مدل شبکه‌ی تصمیم­گیری بیزین  یکی از مدل‌هایی است که برای ایجاد انواع مختلف سیستم­های تصمیم ­گیری مورد استفاده قرار گرفته است. شبکه‌های باور بیزین (Bayesian Belief Networks) یا به طور مخفف BBN_S با عناوین دیگری نظیر شبکه‌های اعتقادی، شبکه‌های بیز و شبکه‌های احتمالی معمولی نیز شناخته می­شوند[118]. این مدل می تواند تا حدی عدم اطمینان­های موجود در نتایج ارزیابی را تعیین و با تولید نقشه، توان ریسک بیابان ­زایی با شدت­های متفاوت بیان کند.

این شبکه‌ها در طیف گسترده‌ای از مسائل، از تجزیه و تحلیل داده‌های متنی گرفته تا تشخیص طبّی استفاده می شوند [48].استفاده از این روش منجر به سهولت درک روابط علت و معلولی میان متغیرها شده و می­تواند با سایر ابزارهای‌ تحلیلی برای تصمیم‌های مدیریتی ترکیب شده و ابزارهای پشتیبانی تصمیم‌گیری را ایجاد کنند[98].

شبکه‌ی تصمیم‌گیری بیزین، روشی سودمند است که می تواند اطلاعات و داده‌های کمی را به خوبی با دانش کیفی کارشناسی تلفیق نماید [ 88 ، 65 و 66].از طرفی دیگر، این شبکه ها را می­توان به عنوان هوش مصنوعی  قلمداد کرد. تکنیک‌های مدل‌سازی بیزین دارای ویژگی‌هایی هستند که آنها را برای پرسش­های تحلیلی و مدیریتی داده‌های جهان واقعی، کاربردی و مفید ساخته است [118].

در این تحقیق ابتدا با استفاده از مدل مدالوس شاخص­ها و معیارهای مهم در بیابان­زایی منطقه مطالعاتی شناسایی و ارزیابی شده و سپس با استفاده از شبکه های باور بیزین به بررسی و ارزیابی معیار­های مدل مدالوس  پرداخته خواهد شد. و در نهایت یک مدل کلی طراحی می­شود که عوامل مهم در ايجاد بيابان­زايي را به شكل علي معلولي می­تواند نشان دهد تا با استفاده از آن بتوان اعمال روشهاي مديريتي را در جلوگيري از روند بيابان­زايي منطقه بررسي نمود.

اهداف مطالعه

اهداف اصلی

• پهنه بندی وضعیت بیابان­زایی و تعیین مهمترین معیارها و شاخص­های بیابان­ زایی منطقه مطالعاتی با استفاده از مدل مدالوس
• ایجاد یک ابزار پشتیبان تصمیم­ گیری با تلفیق نتایج مدل مدالوس و روش شبکه باور بیزین

اهداف فرعی

• بررسی قابلیت­ مدل­های پیشنهادی در ارزیابی وضعیت فعلی بیابان­ زایی در منطقه مطالعاتی

فهرست اشکال

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- اقليم نماي 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 بیابان زایی 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

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 بیابان زایی  101
نمودار 4-7- مقایسه وضعیت فعلی بیابان زایی در واحدهایکاری 102
شکل 4-22- نقشه وضعیت فعلی بیابان زایی در منطقه مورد مطالعه ……………102
شکل 4-23- نقشه حساسیت منطقه مورد مطالعه به پدیده بیابان زایی 103
شکل 4-24- در اين 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 بیابان زایی در منطقه 107
شکل 4-28- مدل شبکه های 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 شبکه های باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی شاخص آب 112
شکل 4-31- مدل شبکه های باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی فرسایش بادی 113
شکل 4-32- مدل شبکه های باور بیزین ارائه شده جهت ارزیابی بیابان زایی 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 شبکه های باور بیزین خاک…122
نمودار 4-8 –همبستگی بین امتیاز معیار خاک و احتمالات زیاد پیش بینی شده برای مدل شبکه های باور بیزین خاک..122

فهرست جداول

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 بیابان زایی 124

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.