اولویت‌بندی مکانی احیای تالاب هامون با استفاده از هوش مصنوعی

STUDENT

DEGREE

YEAR

In arid areas, water is considered the major limitation for biological productivity; however, increasing population demands have increased conflict between biological and social needs. During the recent decades one valuable wetland ecosystem, Hamun, has been affected by water limitation effects. This ecosystem consists of three lakes; Hamun-e Puzak, Hamun-e Sabari, and Hamun-e Helmand. Hamuns lying in Sistan Plain on the Iran-Afghanistan border. The Sistan area is located at the tail end of a large closed inland (endorheic) basin, in one of the driest regions of the world; the Helmand Basin. Thus this wetland is a very important water resource for a large group of migratory and breeding birds. Also, the life of local communities is dependent on Hamun. Unfortunately, following severe droughts and the blockage of water flow by Afghanistan, the wetland experiences frequent inundation and drought periods even during one year. To investigate this problem in Helmand basin and since climate change and human are two most important factor in ecosystem degradation, the changes in climate variable and land use-land cover change in Helmand basin were investigated during 40 years. It shows the climate of this basin is getting warmer and dryer which have reduced the water input in basin. Despite of this reduction, the agriculture as the most water consumer in this area, is developed during recent years. It demonstrated the effect of couple of human and climate change in water limitation in this area. Thus it is necessary to maintain water to restore Hamun. In order to maintain and conserve the life in this plain and the services of Hamun,Multicriteria-spatial decision support system (MC-SDSS) was used to plan a scheme for Hamun restoration prioritizing. It determined at least which parts of wetland are important to restore in drought period. At first, the priority maps for restoring main functions of Hamun were produced separately. These functions are including: water conservation in longer time, water birds’ habitat conservation, vegetation restoration, reducing the negative effect of dust storm and Socio-economical conservation. Then the final restoration priority map for Hamun wetland was produced by WLC and Artificial Neural networks methods. The priority maps of all functions were used as input layers in each method. The ability of Neural network in pattern recognition was used in order to reduce the uncertainly in decision making. The result of application of A shows the ability of A in learning and recognition of the patterns and it illustrates performance of this method in wetland restoration.On the other hand, because the result of wetland restoration prioritizing in this study is a multiple scenario, it provides the opportunity to select different management alternatives based on local conditions and regional priorities. Decision makers can select each priority based on the availability of water. Keywords : Multi-layer perceptron, Weighted-linear combination, Drought, Artificial neural network , Maximum entrop

در مناطق خشک، آب مهم ترین محدودیت برای بهره وری زیستی محسوبمی شود. افزایش تقاضای انسان‌ها برای آب، تضاد را بین نیازهای انسان و طبیعت افزایش داده است. در دهه‌های اخیر تالاب هامون به عنوانیک اکوسیستم ارزشمند، تحت تاثیر محدودیت آب قرار گرفته است. این اکوسیستم از سه دریاچه تشکیل شده است: هامون پوزک، هامون صابری و هامون هیرمند. هامون‌ها در دشت سیستان در مرز ایران و افغانستان قرار گرفته اند. منطقه سیستان در انتهاییک حوضه بزرگ به نام حوضه هلمند در یکی از خشک ترین مناطق دنیا قرار گرفته است. بنابراین، تالاب هامونیک منبع آبی مهم برای گروه بزرگی از پرندگان مهاجرو جوجه آور است. از سوی دیگر به دلیل اینکه هامون تنها منبع آب شیرین در یک منطقه خشک می باشد زندگی مردم محلی به هامون وابسته است. متاسفانه، در پی خشکسالی‌های مداوم و مسدود کردن جریان آب توسط افغانستان، تالاب دوره‌های خشکسالی متناوبی را تجربه می‌کند.به منظور بررسی این مشکل و از آنجاییکه انسان و تغییرات اقلیمی مهم ترین عوامل تخریب اکوسیستم‌ها هستند، تغییرات کاربری و پوشش اراضی و تغییرات پارامترهای اقلیمی در حوضه هلمند در یک دوره چهل ساله بررسی شد. با استفاده از داده های اقلیمی جهانی، روند تغییرات بارندگی و دمای حوضه هلمند با استفاده از آزمون من – کندال بررسی شد. نتایج این آزمون نشان داد اقلیم منطقه خشک تر و گرمتر شده است که باعث کاهش آب ورودی گردیده است. نتایج آنومالی سالیانه نیز تایید کننده نتایج آزمون من-کندال می باشد. با استفاده از روش هیبرید نقشه کاربری و پوشش اراضی سال های مورد مطالعه تهیه شد. بررسی تغییرات کاربری و پوشش اراضی حوضه هلمند در دوره چهل ساله نشان داد که علیرغم کاهش در آب ورودی،کاربری کشاورزی که پرمصرف ترین کاربری در منطقه است توسعه یافته است. نتایج بدست آمده نشاندهنده تاثیر انسان و اقلیم بر محدودیت آب در منطقه است. بنابراین مدیریت آب جهت احیای هامون امری ضروری است. به همین دلیل، برای مدیریت و حفاظت از حیات در این دشت و همچنین کارکردهای تالاب، از روش تصمیم‌گیری چند معیاره جهت اولویت‌بندی احیای تالاب هامون استفاده شد. به این وسیله مشخص شد حداقل کدام بخش‌های تالاب برای احیا در دوره خشکی می‌بایست آبگیری شوند. به این منظور، درابتدا نقشه‌های اولویت‌بندی احیای هریک ازکارکردهای اصلی هامون در منطقه تهیه شد. این کارکردها شامل ذخیره آب در مدت زمان طولانی تر، حفاظت از زیستگاه پرندگان، احیای پوشش گیاهی، کاهش ریزگردها و اهداف اقتصادی-اجتماعی است. نقشه اولویت‌بندی نهایی احیای تالاب هامون جهت تامین این کارکردها به طور همزمان، بوسیله ترکیب وزنی-خطی و شبکه عصبی مصنوعی تهیه شد. در روش ترکیب خطی- وزنی وزن هریک از کارکردها بوسیلهتحلیل سلسله مراتبی تعیین شد و لایه ها تلفیق شدند. علاوه بر این،توانایی شبکه‌های عصبی در تشخیص الگو به منظور کاهش عدم قطعیت در تصمیم‌گیری استفاده شد. نتایج کاربرد شبکه عصبی نشاندهنده توانایی این شبکه‌ها در تشخیص و یادگیری الگوها است. نقشه بدست آمده از شبکه عصبی نشان می دهدکه این روش توانایی استفاده در اولویت‌بندی احیای تالاب را دارد. از طرف دیگر به دلیل اینکه اولویت‌بندی احیای تالاب در چند سناریو انجام شد، امکان انتخاب گزینه‌های مختلف مدیریتی براساس شرایط و اولویت‌های محلی فراهم گردیده است، به نحوی که تصمیم گیران می‌توانند سناریوها و اولویت‌ها را براساس میزان آب در دسترس انتخاب کنند.علاوه براین با انجام مطالعه چند مقیاسی در زمینه احیای تالاب، نگاه اکوسیستمی به منطقه مد نظر قرار گرفت. چرا که تالاب‌ها کارکردهای بسیاری دارند و همچنین دارای ساختار پیچیده و ذی نفعان بسیار هستند، لذا هرگونه پژوهش در زمینه تالاب‌ها می‌بایست با مقیاس زمانی و مکانی مختلف انجام گیرد.به این وسیله می‌توان حداکثر کارکردها و ذی نفعان را حفاظت کرد. کلید واژه ها : پرسپترونچندلایه، ترکیب وزنی-خطی، خشکسالی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل حداکثر آنتروپی