کارایی آنالیز کمی پارامترهای ژئومورفومتریک در تهیه نقشه حساسیت فرسایش خاک (مطالعه موردی: حوضه منج)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 1، دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 26، تیر 1397، صفحه 1-22   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v7i2.65865

نویسندگان

مجتبی یمانی^{* 1}؛ علیرضا عرب عامری²

¹دانشگاه تهران

²تربیت مدرس

چکیده

ژئومورفومتری زیرمجموعه­ای از ژئومورفولوژی است که دارای رویکرد اندازه‌گیری کمّی و کیفی عوارض سطح زمین می­باشد. ژئومورفومتری شبکه زهکشی در فهم فرآیندهای تشکیل‌دهنده لندفرم­ها، خواص فیزیکی خاک و ویژگی­های فرسایشی آن بسیار مهم است. در این پژوهش با استفاده از آنالیز پارامترهای ژئومورفومتریک و روش­های فاکتور ترکیب و VIKOR به اولویت­بندی فرسایش­پذیری زیرحوضه­های حوضه آبخیز منج در استان چهارمحال و بختیاری که یک منطقه حساس به فرسایش می­باشد، پرداخته شده است. بدین­منظور از مدل رقومی ASTER با دقت 30 متر و ArcGIS برای استخراج و آنالیز 22 پارامتر ژئومورفومتریک که شامل پارامترهای پایه، خطی، شکلی و توپوگرافیک است، استفاده گردید. به‌منظور صحت­سنجی روش­ها از مقادیر عددی فرسایش ویژه استخراج شده برای هر یک از زیرحوضه­ها استفاده شده است. طبق نتایج پارامترهای تراکم زهکشی، شیب و عدد نفوذ بیشترین تأثیر را در فرسایش­پذیری داشته­اند. نتایج حاصل از اولویت­بندی زیرحوضه­ها نشان داد که در هر دو روش زیرحوضه 1 دارای بیشترین حساسیت به فرسایش است که علت آن بالا بودن مقادیر پارامترهای خطی و توپوگرافیک و پایین بودن مقادیر پارامترهای شکلی در آن می­باشد. پس از اولویت­بندی زیرحوضه­ها، حوضه منج با مساحت 707/70 کیلومترمربع، از لحاظ حساسیت به فرسایش به 3 کلاس حساسیت خیلی زیاد، زیاد و متوسط در مدل فاکتور ترکیب و به چهار کلاس حساسیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط و کم در مدل VIKOR طبقه­بندی گردید. مقایسه نتایج حاصل از اولویت­بندی زیرحوضه­ها با مقادیر عددی فرسایش ویژه اندازه­گیری شده برای هر یک از زیرحوضه­ها نشان داد که پارامترهای ژئومورفومتریک دارای کارایی بالایی در شناسایی مناطق حساس به فرسایش بوده و همچنین روش VIKOR دارای دقت پیش­بینی بالاتری نسبت به روش فاکتور ترکیب است.

کلیدواژه‌ها

فرسایش پذیری؛ فرسایش خاک؛ پارامترهای ژئومورفومتریک؛ حوضه منج

مراجع

آمانی، محمد؛ نجفی نژاد، علی؛ 1393. اولویت بندی زیرحوضه ها با استفاده از آنالیز مورفومتری، فنون سنجش از دور و GIS، حوضه آبخیز لهندر، استان گلستان. پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز، شماره 9، 15-1.

رحمتی، امید؛ طهماسبی پور، ناصر؛ پورقاسمی، حمیدرضا؛ 1394. اولویت‌بندی سیل‌خیزی زیرحوضه‌های آبخیز استان گلستان بر اساس آنالیز مورفومتریک و همبستگی آماری. اکوهیدرولوژی، شماره2، 151-161.

فلاح، مقدسه؛ محمدی، مازیار؛ کاویان، عطااله؛ 1394. اولویت‌بندی زیرحوضه‌ها با استفاده از آنالیز مورفومتری و تغییرات کاربری اراضی در حوضه آبخیز تالار استان مازندران. اکوهیدرولوژی، شماره3، 261-274.

Abdel-Lattif, A., & Sherief, Y., 2012. Morphometric Analysis and Flash Floods of Wadi Sudr and Wadi Wardan, Gulf of Suez, Egypt: Using Digital Elevation Model. Arab Journal of Geosciences, 5, 181-195.

Abdul Rahaman, S., Abdul Ajeez, S., Aruchamy, S., & Jegankumar, R., 2015. Prioritization of Sub Watersheds Based on Morphometric Characteristics Using Fuzzy Analytical Hierarchy Process and Geographical Information System—A Study of Kallar Watershed, Tamil Nadu. Aquatic Procedia, 4, 1322-1330.

Arabameri, A.R., Pourghasemi, H.R., & Cerda, A., 2018. Erodibility prioritization of sub-watersheds using morphometric parameters analysis and its mapping: A comparison among TOPSIS, VIKOR, SAW, and CF multi-criteria decision making models. Science of the Total Environment, 613–614, 1385–1400.

Chatterjee, S., Krishna, A.P., & Sharma, P., 2013. Geospatial assessment of soil erosion vulnerability at watershed level in some sec‌tions of the Upper Subarnarekha river basin, Jharkhand, India. Environmental Earth Sciences, 71(1), 357–74.

Dehn, M., Grtner, H., & Dikau, R., 2001. Principles of semantic modeling of landform structures. Comput. Geosci, 27 (8), 1005– 1010.

El-Santawy, M.F., 2012. A VIKOR Method for Solving Personnel Training Selection Problem. ‎International Journal of Computing Science, 1 (2), 9-12.

Evangelin Ramani, S., Selvakumar, R., Rajasimman, U.A.B., & Rajamanickam, G., 2015. Morphometric analysis of sub-watershed in parts of Western Ghats, South India using ASTER EM, Geomatics. Natural Hazards and Risk, 6, 326-341.

Evans, I.S., 1972. General Geomorphology, Derivatives of Altitude and Descriptive Statistics, In R.J. Chorley (Ed.), Spatial Analysis in Geomorphology (pp. 17-90. London: Methuen & Co. Ltd.

Farhan, Y., & Anaba, O., 2016. A Remote Sensing and GIS Approach for Prioritization of Wadi Shueib Mini-Watersheds (Central Jordan) Based on Morphometric and Soil Erosion Susceptibility Analysis. Journal of Geographic Information System, 8, 1-19.

Farhan, Y., Anbar, A., Enaba, O., & Al-Shaikh, N., 2015. Quantitative Analysis of Geomorphometric Parameters of Wadi Kerak, Jordan, Using Remote Sensing and GIS. Journal of Water Resource and Protection, 7, 456-475.

Gessesse, B., Bewket, W., & Bräuning, A., 2015. Model-based characterization and monitoring of runoff and soil erosion in response to land use/land cover changes in the Modjo watershed, Ethiopia. Land Degrad. Dev, 26, 711–724.

Horton, R., 1945. Erosional Development of Streams and Their Drainage Basins; Hydrophysical Approach to Quantitative Morphology. Geological Society of America Bulletin, 56, 275-370.

Huang, J.J., Tzeng, G.H., & Liu, H.H., 2009. A Revised VIKOR Model for Multiple Criteria ‎Decision Making - The Perspective of Regret Theory. In Cutting-Edge Research Topics on ‎Multiple Criteria Decision Making, 35, 761-768.

Iqbal, M., & Sajjad, H., 2014. Watershed Prioritization using Morphometric and Land Use/Land Cover Parameters of Dudhganga Catchment Kashmir Valley India using Spatial Technology. J Geophys Remote Sens, 3. 1-12.

Jang, T., Vellidis, G., Hyman, J.B., Brooks, E., Kurkalova, L.A., Boll, J., & Cho, J., 2013. Model for Prioritizing best management practice implementation: sediment load reduction. Environ. Manage, 51, 209–224.

Keesstra, S., Pereira, P., Novara, A., Brevik, E. C., Azorin- Molina, C., Parras-Alcantara, L., Jordan, A., & Cerdà, A., 2016. Effects of soil management techniques on soil water erosion in apricot orchards. Sci. Total Environ, 551, 357–366.

Kosmas, P., Niki, E., & Andreas, V., 2009. Mapping Geomorphological Environments, Springer.

Malik, M., Bhat, M., & Kuchay, N.A., 2011. Watershed based drainage morphometric analysis of Lidder catchment in Kashmir valley using Geographical Information System. Recent Res in Sci and Tech, 3(4), 118–260.

Miller, V., 1953. A Quantitative Geomorphic Study of Drainage Basin Characteristics in the Clinch Mountain Area, Virginia and Tennessee. Project NR 389-402, Technical Report 3, Columbia University, Department of Geology, ONR, New York.

Moore, I.D., Grayson, R.B., & Ladson, A.R., 1991. Digital terrain modelling: a review of hydrological, geomorphological and biological applications. Hydrol Process, 5(1. 3–30

Nautiyal, M.D., 1994. Morphometric analysis of drainage basin, district Dehradun, Uttar Pradesh. Indian Soc. Remote Sensing, 22(4), 252–262.

Nooka Ratnam, K., Srivastava, Y.K., Venkateshwara Rao, V., Amminedu, E., & Murthy, K.S.R., 2005. Check Dam Positioning by Prioritization of Micro-Watersheds Using SYI Model and Morphometric Analysis—Remote Sensing and GIS Perspective. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 33, 25-38.

Okumura, M., & Araujo, A.G., 2014. Long-term cultural stability in hunter–gatherers: a case study using traditional and geo‌metric morphometric analysis of lithic stemmed bifacial points from Southern Brazil. J Archaeol Sci, 45, 59–71.

Opricovic, S., & Tzeng, G.H., 2004. Compromise solution by MCDM methods: A comparative ‎analysis of VIKOR and TOPSIS. European Journal of Operational Research, 156 (2), 445-455.‎

Pacific Southwest Inter-Agency Committee., 1968. Report on factors affecting sediment yield in the Pacific Southwest area and selection and evaluation of measures for the reduction of erosion and sediment yield, Water Management Subcommittee, Sedimentation Task Force.

Patel, D., Dholakia, M., Naresh, N., & Srivastava, P., 2012. Water Harvesting Structure Positioning by Using Geo-Visualization Concept and Prioritization of Mini-Watersheds through Morphometric Analysis in the Lower Tapi Basin. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 40, 299-312.

Patel, D., Gajjar, C., & Srivastava, P., 2013. Prioritization of Malesari Mini-Watersheds through Morphometric Analysis: A Remote Sensing and GIS Perspective. Environmental Earth Sciences, 69, 2643-2656.

Pike, R.J., Evans, I.S., & Hengl, T., 2009. Geomorphometry: A Brief Guide. In T. Hengl & H.I. Reuter (Eds.), Developments in Soil Science (pp. 1-765. Elsevier.

Prosdocimi, M., Cerdà, A., & Tarolli, P., 2016. Soil water erosion on Mediterranean vineyards: A review. Catena, 141, 1–21.

PSIAC Report., 2000. Sediment assessment and evaluation study for Lake Louise and Cottonwood Lake Hand, Hyde, Faulk, and Spink Counties South Dakota, United States Department of Agriculture Natural Recourses Conservation Service South Dakota in Cooperation with South Dakota. Department of Environment and Natural Resources and Hand County Conservation District.

Schumm, S., 1956. Evolution of Drainage Systems and Slopes in Badlands at Perth Amboy, New Jersey. Geological Society of America Bulletin, 67, 597-646.

Shary, P., Sharaya, L., & Mitusov, A., 2002. Fundamental quantitative methods of landsurface analysis. Geoderma, 107, 1-32.

Singh, O., Sarangi, A., & Sharma, M., 2008. Hypsometric Integral Estimation Methods and Its Relevance on Erosion Status of North-Western Lesser Himalayan Watersheds. Water Resources Management, 22, 1545-1560.

Strahler, A., 1957. Quantitative Analysis of Watershed Geomorphology. Transactions. American Geophysical Union, 38, 913-920.

Todorovski, L., & Džeroski, S., 2006. Integrating knowledge driven and data-driven approaches to modeling. Ecol. Model, 194 (1), 3–13.

Yahya, F., & Omar, A., 2016. A Remote Sensing and GIS Approach for Prioritization of Wadi Shueib Mini-Watersheds (Central Jordan) Based on Morphometric and Soil Erosion Susceptibility Analysis. Journal of Geographic Information System, 8, 1-19.