Optimizing Rainwater Harvesting Site and Structure Suitability Using Geospatial, Multi-Influencing Factor, and Analytic Hierarchy Process Approaches.

چکیده اصلی

Rainwater harvesting (RWH) is an essential practice for water conservation, improved water resource management, and water-related hazards mitigation in mountainous areas. Selection of a suitable site and an appropriate structure of the RWH facility are vital for improving water availability and agricultural productivity under all circumstances, particularly due to climate change-related hydrological uncertainty. It is challenging to evaluate and analyze RWH sites across diverse conditions worldwide, particularly in remote, inaccessible mountainous areas where these sites have significant impacts on the environment, society, and economy of the region and downstream. In this study, the Multi-Influencing Factor (MIF), and the Analytic Hierarchy Process (AHP) were applied in Geographical Information System (GIS) using customary and remote sensing (RS) data for selecting a suitable RWH site and appropriate structures in the Panjkora river basin in the Hindu Kush region in northern Pakistan. According to MIF (and AHP) results, the study region has 80.22 (1572.58) km2 less suitable area, 1681.99 (1605.69) km2 as moderate suitable, 3116.10 (1768.62) km2 as suitable, 844.86 (689.15) km2 as high suitable and 35.10 (122.61) km2as very high suitable for RWH structures. The resulting maps were validated using Receiver Operating Characteristic and Area Under the Curve (ROC-AUC) tests (MIF score = 0.724 and AHP score = 0.692) to check the accuracy and robustness of the models. This research, presenting results with promising accuracy, will provide new technical insights on the topic for further improvement, suitability and applicability of the models under different hydro-meteorological and physiographic conditions. Overall, both models successfully identified suitable rainwater harvesting sites; however, the MIF model outperformed the AHP model in terms of predictive accuracy and spatial reliability. The proposed GIS-based framework can support sustainable rainwater harvesting planning and water resource management in mountainous watersheds.

ترجمه فارسی چکیده

جمع‌آوری آب باران (RWH) یک عمل ضروری برای حفظ آب، بهبود مدیریت منابع آب و کاهش خطرات مرتبط با آب در مناطق کوهستانی است. انتخاب مکان مناسب و ساختار مناسب برای تأسیسات RWH برای بهبود دسترسی آب و بهره‌وری کشاورزی در شرایط مختلف، به‌ویژه به دلیل عدم قطعیت هیدرولوژیک ناشی از تغییر اقلیم، حیاتی است. ارزیابی و تحلیل مکان‌های RWH در شرایط متنوع جهان، به‌ویژه در مناطق کوهستانی دورافتاده و غیرقابل دسترس، چالش‌برانگیز است. در این مطالعه، عوامل چندتأثیرگذار (MIF) و فرایند سلسله‌مراتبی تحلیلی (AHP) در سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از داده‌های معمول و سنجش از دور برای انتخاب مکان و ساختار مناسب RWH در حوضه رودخانه پانجکورا در منطقه هندوکش شمالی پاکستان اعمال شدند. بر اساس نتایج MIF (و AHP)، منطقه مطالعاتی دارای 80.22 (1572.58) کیلومتر مربع کم‌مناسب، 1681.99 (1605.69) کیلومتر مربع متوسط‌مناسب، 3116.10 (1768.62) کیلومتر مربع مناسب، 844.86 (689.15) کیلومتر مربع بسیار مناسب و 35.10 (122.61) کیلومتر مربع بسیار بسیار مناسب برای سازه‌های RWH است. نقشه‌های حاصل با استفاده از آزمون‌های عملکرد گیرنده (ROC-AUC) برای بررسی دقت و پایداری مدل‌ها اعتبارسنجی شدند (امتیاز MIF = 0.724 و امتیاز AHP = 0.692). این پژوهش که نتایج با دقت امیدوارکننده‌ای ارائه می‌دهد، دیدگاه‌های فنی جدیدی در این زمینه برای بهبود بیشتر، تناسب و کاربرد مدل‌ها در شرایط مختلف هیدرومتئورولوژیک و فیوگرافیک ارائه می‌دهد. در مجموع، هر دو مدل مکان‌های مناسب جمع‌آوری آب باران را شناسایی کردند، اما مدل MIF از نظر دقت پیش‌بینی و پایداری مکانی عملکرد بهتری داشت. چارچوب مبتنی بر GIS پیشنهادی می‌تواند در برنامه‌ریزی پایدار جمع‌آوری آب باران و مدیریت منابع آب در حوضه‌های آبخیز کوهستانی پشتیبانی کند.

متن کامل اصلی