Assessment of Alvand River Water Quality in Sarpol-e Zahab County Using the Hydrogeomorphological Index (IHG)

Document Type : Original Article

Authors
1 Department of Geography, Faculty of Economics, Faculty of Literature and Humanities, Razi University, Kermanshah, Iran.
2 Department of Geography, Faculty of Literature and Humanities, Razi University, Kermanshah, Iran.
10.22034/gmpj.2025.551993.1584
Abstract
Rivers are fundamental components of natural ecosystems, playing a vital role in maintaining environmental balance, recharging groundwater resources, supporting biodiversity, and fulfilling a wide range of human needs. They serve as dynamic systems that connect terrestrial and aquatic environments, regulate hydrological cycles, and provide essential services such as water supply, flood control, and habitat for diverse species. However, in recent decades, the rapid expansion of urbanization, uncontrolled development of residential areas, and unsustainable exploitation of natural resources have led to significant changes in the structure and function of river systems worldwide.The Alvand River, a prominent watercourse in western Iran, originates from the Zagros Mountains and flows through Sarpol-e Zahab County. In recent years, this river has undergone considerable transformations due to both anthropogenic and natural pressures. Key threats include encroachment on the riverbed and floodplain, land-use changes, excessive extraction of sand and gravel, and the construction of engineering structures along the river channel. These activities have disrupted the river’s natural morphology, reduced its ecological resilience, and imposed serious damage on its hydrogeomorphological integrity.

This study aims to assess the hydrogeomorphological quality of the Alvand River within the urban stretch of Sarpol-e Zahab, specifically from the point where the river enters the city to the village of Qareh-Bolagh. To achieve this, the Hydrogeomorphological Quality Index (IHG) was employed—a multi-criteria assessment tool designed to evaluate the ecological and physical condition of river systems. The main channel was divided into seven distinct segments, and the IHG index was calculated for each segment using field observations, satellite imagery, and GIS-based spatial analysis.

The IHG index evaluates nine parameters grouped into three main categories: (1) river functionality (including flow continuity, interaction with groundwater, and flow dynamics), (2) channel morphology (including cross-sectional shape, meandering patterns, and bed diversity), and (3) riparian vegetation (including density, diversity, and connectivity of plant cover). Each parameter is scored from 1 to 10, with higher scores indicating more natural conditions and better ecological performance. The total score for each segment reflects its overall hydrogeomorphological quality and provides a basis for comparison across different parts of the river.

The results revealed that segments 1, 6, and 7 exhibit relatively favorable conditions. These areas are located outside the urban core and have experienced limited human interference. Natural riparian vegetation is largely intact, meandering patterns are preserved, and hydrological connectivity remains functional. In contrast, segments 3 and 4—located within the urban center—show very poor quality due to extensive human interventions. These include channelization, construction of engineering structures within the riverbed, disruption of flow continuity, and conversion of the floodplain into residential and agricultural land uses. Additionally, uncontrolled extraction of riverbed materials such as sand and gravel has led to bed degradation, loss of habitat diversity, and reduced ecological stability.

Segments 2 and 5 fall into an intermediate category. Situated on the urban fringe, these segments show signs of disturbance but still retain some natural features. The river in these areas is semi-stable, and without proper management, they risk degradation similar to segments 3 and 4. Therefore, these transitional zones are critical for conservation planning and can serve as priority areas for restoration and protection efforts. Their current condition offers an opportunity for proactive intervention before irreversible damage occurs.

From a practical standpoint, the findings of this study provide a valuable foundation for decision-making in water resource management, river ecosystem conservation, and sustainable urban development. The IHG index, with its multi-dimensional approach, enables comparative analysis across different river segments and can be adapted for use in similar studies on other rivers in Iran and beyond. Moreover, the integration of GIS tools enhances the precision and interpretability of spatial data, supporting more informed environmental planning and policy-making.

To improve the condition of the Alvand River within Sarpol-e Zahab’s urban stretch, the following measures are recommended: (1) legally define and enforce the river’s buffer zone to prevent construction within the floodplain, (2) regulate and reduce in-stream material extraction, replacing it with alternative sources outside the river corridor, (3) restore natural riparian vegetation and establish protective green belts, (4) redesign engineering structures to minimize disruption to natural flow patterns, and (5) engage and educate local communities in river stewardship and water conservation.

In conclusion, this study demonstrates that the hydrogeomorphological quality of rivers is highly influenced by human activities. Without targeted management and conservation interventions, degradation will likely continue, leading to long-term ecological and social consequences. The Alvand River serves as a case study illustrating the challenges of balancing urban development with the preservation of natural resources. Therefore, adopting scientific, participatory, and data-driven approaches is essential for maintaining the ecological integrity of river systems and ensuring their long-term sustainability.
Keywords

احمدآبادی، ع.، کیانی، ط.، و غفورپور عنبران، پ.، 1396. تحلیل اثرات عملیات آبخیزداری بر روی خصوصیات هیدروژئومورفولوژی حوضه آبریز عنبران چای با استفاده از مدل نیمه توزیعی SWAT، برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دوره 21، شماره2، صص 35-55.
ایلانلو، م، و کرم، ا.، بهار 1399. ارزیابی شرایط هیدرومورفولوژیکی رودخانه جاجرود با استفاده از روش MQI ، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال بیستم، شماره 56، صص 53-35.
ایوب‌زاده، م.، و همکاران. (1401). ارزیابی کیفیت مورفولوژیکی رودخانه‌های شهری. نشریه علوم محیطی ایران، 48(2)، 115130.
بیات، م.، سیف، ع.، و قهرودی، م. (1396). تحلیل ساختار زمین‌شناسی منطقه سرپل‌ذهاب با تأکید بر سازندهای آسماری و بنگستان. نشریه زمین‌شناسی ایران، 12(1)، 5570. 
پاکنژاد، ف، قنواتی، ع، احمد آبادی، ع، 1403، پیش بینی واکنش های هیدرولوژیکی به تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل HEC-HMS (مطالعه موردی: حوضه آبریز گرگان رود)، نشریه پژوهش های ژئومورفولوژکی کمی، دوره 11، شماره 1، صص 49-18.
پاک‌نژاد، م.، و همکاران. (1402). تحلیل تغییرات مورفولوژیکی رودخانه الوند در محدوده شهری سرپل‌ذهاب. نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 13(1)، 4562.
پورطبری، م.، و همکاران. (1396). بررسی تأثیر مداخلات انسانی بر پایداری رودخانه‌ها. نشریه محیط زیست ایران، 39(3)، 112.
خالقی، س.م؛ حسین زاده، م.م، و هاشمی بوئینی، ز.، 1400. ارزیابی و تحلیل شرایط هیدرومورفولوژیکی رودخانه حاجی عرب، شهرستان بویین زهرا، جغرافیا و پایداری محیط، دوره 11، شماره 2، شماره پیاپی 39، صص 89-75.
رحمانی فضلی، ع، و صالحیان بادی، س.، 1395. بررسی پایداری محیطی گسترش سکونتگاه‌های انسانی در حوضه آبریز رودخانه زاینده رود، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره هجدهم، 105-125.
رضایی مقدم، م. (1390). تحلیل تغییرات مورفولوژیکی رودخانه الوند در محدوده شهری سرپل‌ذهاب (پایان‌نامه کارشناسی ارشد). دانشگاه رازی، کرمانشاه. 
روشان، م.، و همکاران. (1392). نقش رودخانه‌ها در شکل‌گیری سکونتگاه‌های انسانی. نشریه جغرافیا و توسعه، 11(1)، 1528.
شایان، سی، شریفی کیا، م، ناصری، ن.، 1396. تحلیل عوامل مورفولوژیکی در تغییرات الگوی مکانی، فضایی رودخانه الوند. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، سال سی و دوم، شماره اول، بهار1396 ، شماره پیاپی 124.
شایان، ف.، و همکاران. (1396). نقش رودخانه‌ها در چرخه فرسایش و تحولات ژئومورفولوژیکی، نشریه زمین‌شناسی ایران، 12(2)، 101115.
طالبی، م.، و بایزیدی، س. (1387). بررسی تغییرات مورفولوژیکی رودخانه‌ها در اثر مداخلات انسانی. مجله جغرافیا، 6(2)، 7790.
علایی طالقانی، م.، و همکاران. (1392). تحلیل پایداری کانال‌های رودخانه‌ای با استفاده از شاخص‌های ژئومورفولوژیکی. نشریه پژوهش‌های جغرافیایی، 45(3)، 5570.
علایی، م. (1388). اشکال کارستی و غارهای آهکی در زاگرس غربی. نشریه زمین‌شناسی ایران، 10(3)، 91104. 
 علایی طالقانی، م.، و رحیم‌زاده، م. (1391). تحلیل ژئومورفولوژیکی دشت ذهاب با تأکید بر ساختارهای ناودیسی. نشریه جغرافیای طبیعی، 9(2)، 3348. 
عنبران، غ.، و همکاران. (1402). رویکردهای نوین در احیای رودخانه‌های شهری. نشریه مدیریت منابع طبیعی، 14(1)، 2338.
غفورپور عنبران، پ.، احمدابادی، ع، و کیانی، ط.، 1394. بررسی اثرات عملیات آبخیزداری بر خصوصیات هیدروژئومورفولوژی حوضه آبریز عنبران چای، پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته ژئومورفولوژی، دانشگاه خورازمی تهران.    
غفورپورعنبران، پ.، احمدآبادی، ع.، قنواتی، ع، و یاسی، م.، 1401. تحلیل هیدرومورفولوژیک رودخانه کرج در بازه شهری از بیلقان تا پل راه آهن. جغرافیا و پایداری محیط، 13 (1)، صص 39-21.
غفورپورعنبران، غ. (1394). ارزیابی هیدرومورفولوژیکی رودخانه‌ها با رویکرد اکولوژیکی. نشریه محیط زیست و توسعه پایدار، 9(1)، 91104.
فروغی، ز، شایان، س، کردوانی، پ، 1397. بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی روی وضعیت ژئومورفولوژیکی رودخانه کر، نشریه پژوهش های ژئومورفوژی کمی، دوره 7، شماره1، صص210- 193.
فروغی، ن.، و همکاران. (1397). تحلیل ناپایداری ژئومورفولوژیکی رودخانه‌ها در اثر تغییرات کاربری اراضی. نشریه برنامه‌ریزی محیطی، 8(3)، 5974.
قهرودی، م.، و همکاران. (1399). تحلیل ساختارهای گسلی و فرسایشی در منطقه ریجاب. نشریه زمین‌شناسی ایران، 13(4)، 121136. 
کنسرسیوم دریا خاک پی. (1388). مطالعه و بررسی خاک‌های منطقه سرپل‌ذهاب. تهران: سازمان برنامه و بودجه. 
گراوند، م.، و همکاران. (1397). بررسی اثر فرسایش کناره‌ای بر اراضی کشاورزی و زیرساخت‌های شهری. نشریه جغرافیای طبیعی، 10(4)، 3348.
مطالعات جامع توسعه استان کرمانشاه. (1381). گزارش نهایی توسعه پایدار منابع طبیعی استان. تهران: سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. 
ملکی، م.، و همکاران. (1386). بررسی چشمه‌ها و سراب‌های منطقه دالاهو و ریجاب. نشریه منابع آب ایران، 8(1)، 7185. 
نصیری، م، رضایی، س، احمدی، ک. (2023). تحلیل کیفیت هیدروژئومورفولوژیکی رودخانه زاینده‌رود با استفاده از شاخص IHG. فصلنامه محیط زیست و توسعه پایدار، 25(2)، 45
هدائی، م. (بی‌تا). بررسی تنوع زیستی منطقه سرپل‌ذهاب. تهران: مؤسسه تحقیقات زیست‌محیطی.
یوسفی، س.، و همکاران. (2019). اثر توسعه شهری بر باریک‌شدگی مجرای رودخانه‌ها. نشریه مهندسی منابع آب، 15(2)، 4156.
Alvarez, M., Ollero, A., & Sánchez-Fernández, D. (2010). Hydromorphological quality assessment in Mediterranean rivers. Limnetica, 29(2), 353–368.
Barbosa, M. C., Sánchez, D., & Talora, D. C. (2020). Hydromorphological quality of the Utcubamba River, Peru. Environmental Monitoring and Assessment, 192(3), 1–15.
 Barbosa, M. C., Sánchez, D., & Talora, D. C. (2020). Hydromorphological quality of the Utcubamba River, Peru. Environmental Monitoring and Assessment, 192(3), 1–15.
 Brierley, G. J., & Fryirs, K. A. (2000). River styles: A geomorphic approach to catchment characterization. Geomorphology, 38(3–4), 221–253.
 Buffington, J. M. (2012). Changes in channel morphology and sediment transport. In Church, M., Biron, P. M., & Roy, A. G. (Eds.), Fluvial geomorphology (pp. 435–463). Wiley-Blackwell.
Buffington, J.M. (2012). Changes in channel morphology over human time scales [Chapter 32]. In: Church, Michael; Biron, Pascale M.; Roy, Andre G., eds. Gravel-Bed Rivers: Processes, Tools, and Environments. Chichester, UK: Wiley. Pp.435-463. https://www.fs.usda.gov/research/treesearch/40245.
Coulthard, T. J., Macklin, M. G., & Kirkby, M. J. (2005). Modelling geomorphological response to environmental change. Earth Surface Processes and Landforms, 30(3), 269–281.
Ghaforpur-Anbaran, P., Ahmadabadi, A., Ghanavati, E., & Yasi, M. (2022). Hydro-morphological analysis of Karaj River in the urban area from Beylqan to the railway bridge. Geographical Sciences Journal, 20(3), 85–102. https://ges.razi.ac.ir/article2386en.html.
Gregory, K. J. (2006). The human role in changing river channels. Geomorphology, 79(3–4), 172–191.
Hazbavi, Z., Azizi, E., Ghabelnezam, E., Sharifi, Z., Davudirad, A., & Fathololoumi, S. (2024). Enhancing watershed management through the characterization of the River Restoration Index (RRI): A case study of the Samian watershed, Ardabil Province, Iran. Earth, 6(1), Article 6. https://www.mdpi.com/2673-4834/6/1/6
Large, A. R. G., & Newson, M. D. (2006). A framework for assessing hydromorphological impacts of rivers. River Research and Applications, 22(3), 297–316.
Montgomery, D. R., & Bolton, S. M. (2003). Hydrogeomorphic variability and river restoration. Ecological Applications, 13(1), 126–139.
Montgomery, D.R., and Bolton, S.M. (2003). Hydrogeomorphic variability and river restoration. Strategies for Restoring River Ecosystems: Sources of Variability and Uncertainty in Natural and Managed Systems, American Fisheries Society, Bethesda, Maryland, pp.39-80. https://doi.org/10.47886/9781888569469.
Mora, D. (2011). The IHG index for hydromorphological quality assessment of rivers and streams: Updated version. Limnetica, Academia.edu. https://www.academia.edu/102254816
Newson, M.D., and Large, A.R. (2006). ‘Natural’rivers, hydromorphological quality’and river restoration: a challenging new agenda for applied fluvial geomorphology. Earth Surface Processes and Landforms: The Journal of the British Geomorphological Research Group, 31(13), pp.1606-1624. http://dx.doi.org/10.1002/esp.1430
Newson, M.D., and Large, A.R. (2006). ‘Natural’rivers, hydromorphological quality’and river restoration: a challenging new agenda for applied fluvial geomorphology. Earth Surface Processes and Landforms: The Journal of the British Geomorphological Research Group, 31(13), pp.1606-1624. http://dx.doi.org/10.1002/esp.1430.
Ollero, A. (2008). Hydromorphological quality assessment of rivers: IHG method. Geographicalia, 53, 63–84.
Ollero, A. (2011). Hydromorphological quality and river restoration in Spain. Limnetica, 30(2), 353–368.
Ollero, A., Granado, D., Acín, V., Gimeno, M., Gonzalo, L.E., Ballarín, D., Díaz, E., Domenech, S., Sánchez, M., Horacio, J., and Mora, D. (2011). The IHG index for hydromorphological quality assessment of rivers and streams: updated version, Limnetica, 30 (2): 255-262. DOI: 10.23818/limn.30.19.
Ollero, A., Ibisate, A., Granado, D., and de Asua. R.R. (2015). Channel responses to global change and local impacts: Perspectives and tools for floodplain management, Ebro River and Tributaries, NE Spain. In Geomorphic approaches to integrated floodplain management of lowland fluvial systems in North America and Europe (pp. 27-52). Springer, New York, NY. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-2380-9_3.
Ollero, A., Ibisate, A., Granado, D., and de Asua. R.R. (2015). Channel responses to global change and local impacts: Perspectives and tools for floodplain management, Ebro River and Tributaries, NE Spain. In Geomorphic approaches to integrated floodplain management of lowland fluvial systems in North America and Europe (pp. 27-52). Springer, New York, NY. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-2380-9_3.
Pirali Zefrehei, A. R., Kolahi, M., & Fisher, J. (2022). Ecological-environmental challenges and restoration of aquatic ecosystems of the Middle-East. Scientific Reports, 12, Article 21465. https://www.nature.com/articles/s41598-022-21465-0.pdf
Raven, P. J., Holmes, N. T. H., & Dawson, F. H. (2010). River habitat survey in Britain and Ireland. Aquatic Conservation, 10(4), 313–325.
Rinaldi, M., & Surian, N. (2003). Morphological response of streams to human activities. Geomorphology, 50(4), 293–311.
Rinaldi, M., Surian, N., Comiti, F., & Bussettini, M. (2013). A framework for assessing river morphodynamic processes and supporting management. Hydrological Processes, 27(4), 604–617.
Rosgen, D. L. (1994). A classification of natural rivers. Catena, 22(3), 169–199.
Sánchez, D., & Talora, D. C. (2019).  Hydromorphological assessment in urban rivers using IHG. Journal of Environmental Management, 245, 348–359.
Sánchez, D., & Talora, D. C. (2019). Hydromorphological assessment in urban rivers using IHG. Journal of Environmental Management, 245, 348–359.
Simons, D. B., & Albertson, M. L. (1960). Uniform water conveyance channels in alluvial materials. Transactions of the ASCE, 125, 673–711.