استفاده از مدل‌های ترکیبی و ردیاب‌ها جهت تعیین سهم واحدهای کاربری اراضی در میزان فرسایش و رسوب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز تنگ‌بستانک، استان فارس)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 2، دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 22، تیر 1396، صفحه 17-35   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v6i2.55945

نویسندگان

احمد نوحه گر¹؛ محمد کاظمی^{* 2}؛ سید جواد احمدی³؛ حمید غلامی²؛ رسول مهدوی²

¹دانشگاه تهران

²هرمزگان

³سازمان انرژی اتمی

چکیده

فرسایش خاک و تولید رسوب یکی از مخرب‌ترین پدیده‌هایی است که موجب خسارت‌های فراوان در مناطق مختلف شده ‌است. از طرفی جهت مبارزه با این پدیده و اجرای پروژه‌های حفاظت خاک، نیاز به آگاهی از اطلاعات مکانی منابع رسوبات تولیدی در یک منطقه است. روش انگشت‌نگاری رسوب بر پایه ردیاب‌های ژئوشیمیایی، آلی، نسبت‌های ایزوتوپی و نیز استفاده از مدل‌های ترکیبی مختلف باعث شناخت سهم منابع مختلف رسوب در یک ناحیه می‌شود. در تحقیق حاضر با استفاده از ترکیب بهینه ردیاب‌های آلی، ژئوشیمیایی و نسبت‌های ایزوتوپی اقدام به تفکیک منابع مختلف فرسایش و تولید رسوب و سپس تعیین سهم این منابع با استفاده از مدل‌های کالینز (Collins)، کالینز اصلاح‌شده (M Collins)، موتا (Motha)، لاندور (Landwehr) و اسلاتری (Slattery) شد. جهت تعیین بهترین مدل در این‌باره از شاخص‌های GOF، RMSE و تطبیق نتایج با اندازه‌گیری واقعی مقادیر رسوب برپایه مدل BLM و واحدهای شدت فرسایش استفاده شد. عناصر کربن، مس، تیتانیوم و سیلیکون به‌عنوان ردیاب‌های تفکیک کننده واحدهای کاربری اراضی شناخته شدند و مدل‌ ترکیبی کالینز اصلاح شده (M Collins) با شاخص‌های GOF، 9/99% و RMSE، 07/2% به‌عنوان بهترین مدل انتخاب شد. نتایج اندازه‌گیری صحرایی میزان رسوب تولیدی از کاربری‌های مختلف اراضی نشان داد مراتع با پوشش‌های گیاهی ضعیف و متوسط و با اهمیّت ‌نسبی 87/3 در اولویّت مدیریت حفاظت خاک قرار دارند. مدل‌های ترکیبی نشان دادند بیشترین سهم در فرسایش و رسوب حوزه مربوط به مراتع ضعیف و تخریب یافته منطقه با درصد مساحت 75/16 و سهم 04/57 درصد می‌باشد و اراضی زراعی کمترین نقش را تولید رسوب منطقه دارند. همچنین نتایج مدل‌ موتا با ضریب همبستگی 924/0 کمترین اختلاف را با مقادیر اندازه‌گیری‌شده داشت.

کلیدواژه‌ها

انگشت نگاری؛ ردیاب ها؛ رسوب؛ مدل های ترکیبی؛ تنگ بستانک

مراجع

درپریش، م. (1394). منشأیابی رسوبات تپه‌های ماسه‌ای به روش انگشت‌نگاری در منطقه گچین بندرعبّاس، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد دانشگاه زابل، دانشکده آب و خاک، گروه مرتع و آبخیزداری.

صادقی، س.ح.ر. (1388). مطالعه و اندازه‌گیری فرسایش آبی، انتشارات دانشگاه تربیت مدرس.

حکیم‌خانی، ش. (1389). ارزیابی اهمیّت نسبی انواع فرسایش در تولید رسوب (بررسی موردی حوزه قره‌آقاج ماکو)، مجله منابع طبیعی ایران، 63 (1)، صفحات 13 تا 27.

حیدری، ک.، نجفی‌نژاد، ع.، خرمالی، ف. و بابانژاد، م. (1392). تعیین سهم واحدهای کاری در تولید رسوب معلّق با استفاده از روش منشأیابی رسوب (مطالعه موردی: آبخیز تول‌بنه، استان گلستان)، فصلنامه پژوهش‌های فرسایش محیطی، 3 (11)، صفحات 27 تا 38.

عباسی، م.، فیض‌نیا، س.، احمدی، ح. و کاظمی، ی. (1389). منشأیابی رسوبات بادی نیاتک با استفاده از ردیابی عناصر ژئوشیمیایی، فصلنامه علمی-پژوهشی خشک بوم، 1 (1)، صفحات 34 تا44.

غلامی، ح.، طاهری‌مقدم،ا.، قیری، م. و مهدوی نجف‌آبادی، ر. (1394). تعیین سهم کاربری‌های اراضی در تولید رسوب تپه‌های ماسه‌ای با استفاده از روش انگشت‌نگاری (مطالعه موردی: ارگ نگار بردسیر کرمان)، مجله پژوهش‌های فرسایش محیطی، 5:2(18)، صفحات 54-46.

نجفی، س. و صادقی، س.ح.ر. (1392). تعیین سهم منابع تولید رسوب از طریق مقایسه نتایج روش‌های تهیه نقشه سیمای فرسایش، انگشت‌نگاری و اندازه‌گیری میدانی، مجله مهندسی و مدیریت آبخیز، 5 (3)، صفحات 165 تا 178.

نصرتی، ک.، احمدی، ف.، نظری سامانی، ع.ا. و ثروتی، م.ر. (1394). تعیین نقش کاربری اراضی در تولید رسوب معلّق و کف بر پایه منشأیابی رسوب در حوزه طالقانی، مجله منابع طبیعی ایران، 68 (4)، صفحات 751 تا 765.

نصرتی،ک. (1390). منشأیابی رسوب بر اساس برآورد عدم قطعیّت، مجله پژوهش آب ایران، 5 (9)، صفحات 51 تا60.

Collins, A., Walling, D., Webb, L. & King, P. (2010). Apportioning catchment scale sediment sources using a modified composite fingerprinting technique incorporating property weightings and prior information. Geoderma, 155, 249-261.

Collins, A.L., & Walling, D.E. (2004). Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects. Progress in Physical Geography, 28 (2) , 159–196.

Collins, A.L., & Walling, D.E. (2007). Sources of fine sediment recovered from the channel bed of lowland groundwater-fed catchments in the UK. Geomorphology, 88 (1-2), 120-138.

Collins, A.L., & Walling, D.E. (2002). Selecting fingerprint properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins. Journal of Hydrology, 261, 218-244.

Collins, A. L., Walling, D. E., & Leeks, G. J. L. (1997). Source type ascription for fluvial suspended sediment based on a quantitative composite fingerorinting technique. Catena, 29 (1), 1–27.

Chen, F., Fang, N., & Shi, Z. (2016). Using biomarkers as fingerprint properties to identify sediment sources in a small catchment. Science of the Total Environment, 557–558, 123–133.

Devereux, O. H., Prestegaard, K. L., Needelman, B. A., & Gellis, A. C. (2010). Suspended-sediment sources in an urban watershed, Northeast Branch Anacostia River, Maryland. Hydrological Processes, 24 (11), 1391–1403.

Franz, C., Makeschin, F., Weib, H., & Lorz, C., (2014). Sediments in urban river basins: Identification of sediment sources within the Lago Paranoa catchment, Brasilia DF, Brazil – using the fingerprint approach. Science of the Total Environment, 466–467, 513–523.

Haddadghi, A., Ryder, D.S, Evrard,O., & Olley, J. (2013). Sediment fingerprinting in fluvial systems: Review of tracers, sediment sources and mixing models. International Journal of Sediment Research, 28, 560-578.

Koiter, A.J., Owens, P.N., Petticrew, E.L., & Lobb, D.A., (2013). The behavioural characteristics of sediment properties and their implications for sediment fingerprinting as an approach for identifying sediment sources in river basins. Earth-Science Reviews, 125, 24–42.

Motha J. A., Wallbrink P. J., Hairsine P. B., & Grayson R. B. (2004). Unsealed roads as suspended sediment sources in an agricultural catchment in south-eastern Australia. Journal of Hydrology, 286 (1–4), 1–18.

Nosrati, K., Govers, G., Semmens, B.X., & Ward, J.V. (2014). A mixing model to incorporate uncertainty in sediment fingerprinting. Geoderma, 217–218, 173–180.

Sadeghi, S.H.R. (2005). A semi-detailed technique for soil erosion mapping based on BLM and satellite image application. Journal of Agricultural Science Technology, 7, 133-142.

Slattery M., Walden J., & Burt T. P. (2000), Fingerprinting suspended sediment sources using mineral magnetic measurements- A quantitative approach. Tracers in geomorphology, John Wiley and Sons: 309–322.

Patrick Laceby, J., McMahon, J., Evrard, O., & Olley, J. (2015). A comparison of geological and statistical approaches to element selection for sediment fingerprinting. Journal of Soils Sediments, 15, 2117–2131.

Palazon, L., Gaspar, L., Latorre, B., Blake, W., & Navas, A., (2015). Identifying sediment sources by applying a fingerprinting mixing model in a Pyrenean drainage catchment, Journal of Soils Sediments, 15, 2067–2085.

Russell, M.A., Walling, D.E., & Hodgkinson, R.A., (2001). Suspended sediment sources in two small lowland agricultural catchments in the UK. Journal of Hydrology, 252, 1-24.

Walling, D., Collins, A. & Stroud, R. (2008). Tracing suspended sediment and particulate phosphorus sources in catchments. Journal of Hydrology, 350, 274-289.

Walling, D.E. (2005). Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Science of the Total Environment, 344, 159-184.

Walling, D. E., Owens, P. N., & Leeks, G. J. L., (1999). Fingerprinting suspended sediment sources in the catchment of the River Ouse, Yorkshire, UK. Hydrological Processes, 13,955-975.

Wang,Y., Chen,L., Fu, B., & Lu, Y. (2014). Check dam sediments: an important indicator of the effects of environmental changes on soil erosion in the Loess Plateau in China. Environ Monit Assess, 186, 4275–4287.

Zhang, X., Li, Z.W., Tang, Z.H., Zeng, G.M., Huang, J.Q., Guo, W., Chen, X.L., & Hirsh, A. (2013). Effects of water erosion on the redistribution of soil organic carbon in the hilly red soil region of southern China. Geomorphology, 197, 137–144.