Analyzing morphological changes in the Sefidrood River using satellite images and GIS (Case Study: Sefidrud River, Gilan)

Document Type : Research Paper

Author

Department of Geography, Mahs.C. Islamic Azad University, Mahshahr, Iran (corresponding author) m.ilanloo6101@iau.ir

10.22034/gp.2025.67811.3421

Abstract

Objective: The main objective of this study is to analyze the temporal and spatial displacement of a section of the Sefidrud River in Gilan Province, northern Iran. The research aims to understand how geomorphological changes, driven by hydrological conditions and anthropogenic activities, have impacted the river’s morphology, resulting in environmental and socio-economic consequences.

Methods: This study employed remote sensing and Geographic Information System (GIS) tools and techniques to monitor and evaluate morphological changes in the Sefidrud River over a 40-year period (1985–2025). Key parameters such as the sinuosity index and river channel width were used to assess channel shifts. Satellite imagery and schematic profile analyses were utilized to map erosion and sedimentation patterns across different decades

Results:

Findings indicate that between 1985 and 2005, the river channel was primarily affected by widespread sedimentation due to increased channel area and reduced flow energy. In contrast, during the 2005–2025 period, this trend reversed, with the active channel experiencing significant narrowing, intensified lateral erosion, and increased morphological dynamism. The total river width decreased drastically from approximately 23,467 meters in 1985 to 4,176 meters in 2025—an overall reduction of about 82%. A consistent decrease in sinuosity across all sections reflected a shift toward a straighter river path. Additionally, lateral channel migration was predominantly westward, with more significant changes observed in the upstream and midstream reaches

Conclusions: The study reveals a clear temporal shift from sediment-dominated processes in the early decades to erosion-dominated dynamics in recent years. These changes highlight the impact of both natural and human-induced factors on river morphology. The results underscore the importance of continuous monitoring using remote sensing and GIS techniques for sustainable river management and planning.

Keywords

Main Subjects

Full Text

ژئومورفولوژی، شرایط هیدرولوژیکی و فعالیت‌های انسانی موجب تغییر شکل رودخانه و جابجایی مسیر آن می‌شوند که این امر پیامدهای زیست‌محیطی و اجتماعی-اقتصادی به همراه دارد. هدف از این پژوهش بررسی جابه جایی زمانی و مکانی بخشی از رودخانه‌ سفیدرود در استان گیلان می‌باشد. این پژوهش با بهره‌گیری از ابزارها و تکنیک‌های سنجش‌ از دور و GIS، به بررسی تغییرات مورفولوژیکی، اندازه‌گیری میزان جابجایی فضایی-زمانی، فرسایش و رسوب‌گذاری بستر رودخانه سفیدرود طی یک دوره‌ی ۴۰ ساله (۱۹۸۵ تا ۲۰۲۵) می‌پردازد. تغییرات مورفولوژیکی بر اساس شاخص درجه پیچشی (sinuosity index)، عرض رودخانه اندازه‌گیری شده‌اند. نتایج نشان داد که بستر انتخابی مورد مطالعه در دهه‌های ۱۹۸۵ تا ۲۰۰۵ عمدتاً تحت تأثیر رسوبگذاری گسترده قرار داشته است، به طوری  در گذشته، افزایش مساحت بستر و کاهش انرژی جریان، شرایط مناسب برای رسوب‌گذاری در بستر رودخانه فراهم کرده بود. با ورود به بازه زمانی ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۵، این روند معکوس شده و بستر فعال رودخانه با کاهش معنادار عرض و تشدید فرسایش جانبی، پویایی بیشتری از خود نشان داده است. همزمان، پهنای کل رودخانه از حدود ۲۳۴۶۷ متر در سال ۱۹۸۵ به ۴۱۷۶ متر در سال ۲۰۲۵ کاهش یافته است، که نشان‌دهنده کاهش حدود ۸۲ درصدی در طول دوره مطالعه است.  کاهش ضریب خمیدگی در تمامی مقاطع نشان‌دهنده‌ی کاهش میزان پیچ‌وخم و گرایش رودخانه به مسیر مستقیم‌تر است. جابه‌جایی عرضی مجرا عمدتاً به سمت غرب صورت گرفته و در نواحی بالادست و میانی شدت بیشتری داشته است. تحلیل پروفیل‌های شماتیک و نقشه‌های فرسایش و رسوب‌گذاری نیز نشان می‌دهد که در دهه‌های ابتدایی، فرایند رسوب‌گذاری غالب بوده، اما به مرور زمان روند فرسایش افزایش یافته و در برخی بخش‌ها موجب پایداری نسبی بستر شده است.  

References

ابراهیمی، لیلا؛ ایلانلو، مریم و حمید، زینب (1404). بررسی تغییرات مورفولوژیکی در دشت آبرفتی و جلگه ساحلی (مطالعه موردی: رودخانه بهمنشیر). مجله ژئومورفولوژی کمی.
ایلانلو، مریم و کرم، امیر (1399). ارزیابی شرایط هیدرومورفولوژیکی رودخانه جاجرود با استفاده از روش MQI. مجله تجقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(2)، 296-308.
خالقی، سمیه؛ روستایی، شهرام و خورشیددوست، محمدعلی (1402). ارزیابی قابلیت اتومای سلولی در شبیه‌سازی میزان تحول و فرسایش در سیستم رودخانه‌ای (مطالعه موردی: حوضه آبریز لیقوان). مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی ، 55(4)، 101-87..
رجبی, معصومه، روستایی, شهرام، برزکار.محسن (1400). بررسی پایداری رودخانه زاب از طریق طبقه بندی مورفولوژیکی آبراهه به روش رزگن. مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی، 25(75)، 141-155.‎ Doi: 10.22034/gp.2021.10858
سلطانی گردفرامرزی، سمیه؛ عسگری ورزیده، سمیه و تازه، مهدی (1397). بررسی روند تغییرات زوایه مرکزی و شعاع مرکزی در مئاندرهای رودخانه گاماسیاب با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی, 22(63)، 225-240.
سلیمانی، بهناز و ایلانلو، مریم (1397). پهنه‌بندی تغییرات زمانی و مکانی بستر رودخانه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در محیط نرم‌افزار Arc/Map :نمونه موردی: رودخانه بهمنشیر. مجله هیدروژئومورفولوژی، 12(43)، 81-103.
Ali, A. N. A., Ariffin, J., Adib, M., Razi, M., & Jazuri, A. (2017). Environmental degradation: A review on the potential impact of river morphology. MATEC Web of Conferences, 103, 04001.  https://doi.org/10.1051/matecconf/201710304001 
Ali, M., Zaman, A. K. M. M., Islam, M. R., Hridoy, S. K., & Akhtar, M. P. (2017). Socio-economic impacts of river bank erosion: a case study on coastal island of Bangladesh. The Journal of NOAMI, 34(2), 73-84.DOI: 10.1051/matecconf/201710304001
Alcántara-Ayala, I. (2002). Geomorphology, natural hazards, vulnerability and prevention of natural disasters in developing countries. Geomorphology, 47(2–4), 107–124. https://doi.org/10.1016/­S0169-­555X(02)00067-4
Baral, B. D., Basnet, A., & Dahal, S. (2022). Morphological changes, channel shifting, erosion and deposition analysis of the Bagmati River, Nepal (1988–2018) using GIS and remote sensing. Environmental Challenges, 17, 101009. https://doi.org/10.1016/j.envc.2022.101009
Batalla, R. J., & Vericat, D. (2011). Recent advances in the use of remote sensing and GIS in river management. Earth Surface Processes and Landforms, 36(2), 151–158. DOI:10.1002/esp.2043. DOI: 10.1016/j.geomorph.2014.03.003
Blanton, S., & Marcus, W. A. (2014). Anthropogenic impacts on river channel morphology: A review. Geomorphology, 216, 47–62.
Cunningham, A., & Lyn, D. (2016). Integrating remote sensing and GIS for river morphology analysis. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 7(3), 1056–1071. DOI:10.1080/19475705.­2015.1121144
Czortek, P., Dyderski, M. K., & Jagodzinski, A. M. (2019). River regulation drives shifts in urban riparian vegetation over three decades. Urban Forestry & Urban Greening, 47, 126524. https://doi.org/10.­1016/­j.ufug.2019.126524
Debnath, S., et al. (2017). Spatio-temporal analysis of river channel migration using remote sensing and GIS. Environmental Monitoring and Assessment, 189(9), 432. DOI:10.1007/s10661-017-6133-7.
Dewan, A. M., et al. (2016). River dynamics and sedimentation processes: Implications for flood hazard mitigation. Journal of Hydrology, 534, 155–167. DOI;10.1016/j.jhydrol.2016.01.006
Dhari, R., et al. (2015). Monitoring channel shifting of Yamuna River using remote sensing and GIS. Hydrological Sciences Journal, 60(1), 74–87. https://doi.org/10.1080/19475683.2021.1871950. https://doi.org/10.5194/nhess-14-713-2014.  https://doi.org/10.1002/esp.4378
Entwistle, N. S., et al. (2018). Remote sensing techniques for river channel monitoring: Current status and future prospects. Earth-Science Reviews, 182, 144–162. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.­1943-5584.0001090
Gurnell, A. M. (2016). Predicting river channel migration: Advances and challenges. Earth Surface Processes and Landforms, 41(5), 664–680. DOI:10.1080/19475705.2015.1121144
Gupta, S., et al. (2023). Impact of large-scale hydropower and irrigation infrastructure on river dynamics. Journal of Hydrology, 615, 128345. . https://doi.org/10.1080/02723646.2022.2090656.
Harris, N. (2023). The spatial, material and temporal dimensions of planning regulations: A legal geography perspective. Planning Theory & Practice, 24(1), 80-96. https://doi.org/10.1080/­14649357.­2022.2154824.
Kamarudin, M. K. A., et al. (2023). Hydrological and climate impacts on river characteristics of Pahang River basin, Malaysia. Heliyon, 9, e21573. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21573
Mittal, R., Said, S., & Beg, M. (2023). Assessment of changes in planform morphology of the upper Yamuna River segment, India, using remote sensing and GIS. Physical Geography, 44(4), 446–477. https://doi.org/10.1080/02723646.2022.2090656
Musso, N. M. D., Capolongo, D., Caldara, M., Surian, N., & Pennetta, L. (2020). Channel changes and controlling factors over the past 150 years in the Basento River (Southern Italy). Water, 12(1), 307. https://doi.org/10.3390/w12010307
Naim, M., & Hredoy, S. E. (2021). Channel migration analysis of Padma and Brahmaputra Rivers using GIS. Environmental Monitoring and Assessment, 193, 581. https://doi.org/10.3390/­w12010307.  https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100169.
Neupane, D., et al. (2019). River channel migration and flood risk management in Nepal. Natural Hazards, 95, 539–557. https://doi.org/10.3390/f14010100.
Ortega, J. A., Razola, L., & Garzon, G. (2014). Recent human impacts and change in dynamics and morphology of ephemeral rivers. Natural Hazards and Earth System Sciences, 14(3), 713–730. https://doi.org/10.5194/nhess-14-713-2014.
Rajabi, M., Roustaei, Sh., & Barzegar, M. (2021). Investigation of Zab River stability through Rosgen morphological classification of channels. Geography and Planning, 25(75), 141–155. https://doi.org/10.22034/gp.2021.10858. [In Persian]
Rakhal, B., Adhikari, T. R., Sharma, S., & Ghimire, G. R. (2021). Assessment of channel shifting of Karnali Megafan in Nepal using remote sensing and GIS. Annals of GIS, 27(2), 177–188. https://doi.org/10.1080/19475683.2021.1871950
Sarkar, D., et al. (2012). Role of river channel migration studies in flood hazard mitigation. Natural Hazards, 60(3), 809–828. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2021.107659.
Singh, A., et al. (2022). Advances in remote sensing and GIS for river morphology. Geocarto International, 37(5), 1234–1250. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.01.010.
Slingerland, R., & Smith, N. D. (2004). River avulsion and channel migration dynamics. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 32, 257–285. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.­2021.107659.
Thakur, V. C., et al. (2012). Socioeconomic consequences of river channel migration. Journal of Environmental Planning and Management, 55(10), 1353–1372.
Vercruysse, K., & Grabowski, R. C. (2021). Anthropogenic versus natural drivers of river channel changes. Water Resources Research, 57(6), e2020WR028606. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.­2023.e21573.
Wang, L., & Mei, C. (2016). GIS applications in river morphology monitoring. Hydrological Processes, 30(18), 3281–3293. https://doi.org/10.4236/jwarp.2012.42008.
Wang, Z., Li, Z., & He, Y. (2017). Channel adjustment, bank erosion, and sediment budget of the lower Yellow River from 1986 to 2014. Geomorphology, 304, 217–227. https://doi.org/10.1016/­j.geomorph.2017.12.014
Wang, S., & Xu, W. (2018). Remote sensing-based river channel analysis techniques. Environmental Monitoring and Assessment, 190, 635. https://doi.org/10.1080/01431160110040323,
Wulder, M. A., et al. (2012). Benefits and challenges of remote sensing for river studies. Progress in Physical Geography, 36(4), 512–532. https://doi.org/10.1038/322254a0.
Yang, C., et al. (2015). Remotely sensed trajectory analysis of channel migration in Lower Jingjiang Reach during the period of 1983–2013. Remote Sensing, 7, 16241–16256. https://doi.org/10.3390/­rs71215828
Zuo, Q., et al. (2020). Human activities accelerating geomorphic changes in rivers. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.5194/hess-22-4745-2018.

Files

Share

How to cite

Statistics