ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری اراضی روی فرسایش و رسوب با استفاده از مدل EPM (مطالعه موردی: حوضه کال‌آجی استان گلستان)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 14، دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 47، مهر 1402، صفحه 273-301   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2022.74281.1145

نویسندگان

صالح آرخی^{* 1}؛ سمیه سلمانی²؛ سمیه عمادالدین¹

¹استادیار جغرافیا، گروه جغرافیا و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

²دانشجوی کارشناسی ارشد مخاطرات محیطی، دانشکده علوم انسانی دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

چکیده

نوع و شدت فرسایش خاک در یک منطقه، تابع شرایط اقلیمی، پستی­‌و­بلندی زمین، خاک و کاربری اراضی است که در این میان، اهمیت کاربری اراضی به دلیل نقش مؤثر انسان بر آن نسبت به دیگر عوامل زیادتر است. هدف پژوهش حاضر، بررسی روند تغییرات کاربری اراضی/ پوشش گیاهی و تأثیر آن بر فرسایش و رسوب، با استفاده از تصاویر ماهواره­ای سال‌های 1366، 1389 و 1398 لندست و مدل EPM در حوضه کال­آجی استان گلستان است. نقشه کاربری اراضی با استفاده از روش حداکثر احتمال تهیه گردید. برای ارزیابی صحت نتایج، از داده­های آموزشی استفاده به عمل آمد. سپس مهم‌ترین روش­های ارزیابی صحت، شامل دقت کل و ضریب کاپای طبقه­بندی استخراج شد که برای سال‌های 1366، 1389 و 1398 به ترتیب، برای دقت کل 95، 98 و 95 و ضریب کاپا 93/0، 96/0 و 93/0 درصد بود. نقشه­های پهنه­بندی شدت فرسایش و رسوب با استفاده از نقشه­های کاربری اراضی حاصل و عواملی چون شیب، لیتولوژی، خاک و بارش با استفاده از روش EPM انجام شد. نتایج نشان می­دهد از مهم‌ترین عوامل مؤثر در افزایش فرسایش و رسوب در حوضه آبخیز کال­آجی از بین رفتن پوشش گیاهی مرتعی و تبدیل آن به اراضی کشاورزی است؛ یعنی با تغییر کاربری بالطبع فرسایش و رسوب نیز افزایش ‌یافته است. توسعه سطوح کاربری اراضی کشاورزی و کاهش سطوح مرتعی در بین سال‌های 1366 تا 1398 به میزان 83/16 درصد نسبت به سال 1366 است. این تغییرات نقش مهم تخریب مراتع و پوشش گیاهی حوضه آبخیز کال­آجی در افزایش میزان رسوب خروجی نشان می­دهد. بر اساس نتایج به‌ دست‌آمده، مجموع مقادیر رسوب ویژه مربوط به بازه زمانی 1366 (4353 مترمکعب) بوده که این میزان در سال 1398 به 5164 مترمکعب افزایش داشته است که نشان از تغییرات کاربری اراضی رخ ‌داده در حوضه است.

کلیدواژه‌ها

فرسایش و رسوب؛ پوشش‌گیاهی/ کاربری اراضی؛ EPM؛ GIS؛ کال‌آجی

مراجع

احمدی، حسن؛ 1386. ژئومورفولوژی کاربردی جلد 1 (فرسایش آبی)، انتشارات دانشگاه تهران.  688ص.

اسفندیاری، مهرداد؛  معینی، ابوالفضل؛ مقدسی، راحله؛ 1393. بررسی تأثیر کاربری اراضی و پوشش گیاهی بر اشکال فرسایش و میزان تولید رسوب (مطالعه موردی حوزه آبخیز رود ورس استان قزوین). مجله جغرافیای سرزمین، 11 (2)، 51-62.

https://sarzamin.srbiau.ac.ir/article_7974_931e5dd1c2fe799361af66c7f9057b3a.pdf

اصغری­سراسکانرود، صیاد؛ آقایاری، لیلا؛ پیروزی، الناز؛ 1396. بررسی تغییرات کاربری اراضی و تأثیر آن بر فرسایش با استفاده از RS و GIS (مطالعه موردی: شهرستان نیر). مجله سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی،  8(4)، 49-62.

 https://journals.iau.ir/article_539088_e6b20b13c35e7d599fb4903c04889227.pdf

بیات، رضا؛ سررشته‌داری، امیر؛ جعفری­اردکانی، علی؛ سکوتی­اسکویی، رضا؛ 1391. شبیه‌سازی تأثیر مدیریت کاربری اراضی بر فرسایش ‏خاک حوزه آبخیز دریاچه ارومیه. مهندسی و مدیریت آبخیز،  4(3)، 118-126.

https://jwem.areeo.ac.ir/article_101747_0478a26d93d1e69b070962d76161e3ad.pdf

تاجیکی، مهدی؛ 1386. ارزیابی اثر اقدامات آبخیزداری بر روی سیل­خیزی و رسوبدهی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز رامیان). پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

خاکسار، کاوه؛ گودرزی، مسعود؛ غریب­رضا، محمد رضا؛ رحمتی، مراحم؛ 1385. تعیین حساسیت سازندهای زمین­شناسی حوضه آبخیز مهارلو به فرسایش.  فصلنامه علوم زمین، 62، 116-129.

 https://www.sid.ir/paper/31920/fa

دادرسی سبزوار، ابوالقاسم؛ رنگ­آور، عبدالصالح؛ 1384. بررسی اثر تغییرات عمق خاک و شیب بر میزان تولید رسوب، مجموعه مقالات سومین همایش ملی فرسایش و رسوب، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری.

https://civilica.com/doc/8325

رفاهی، حسینقلی؛ 1388. فرسایش آبی و کنترل آن، انتشارات دانشگاه تهران.672ص.

علوی پناه، سید­کاظم؛ احسانی، امیرهوشنگ؛ 1382. بررسی بیابانزایی و تغییرات اراضی پلایای دامغان با استفاده از داده­های ماهواره­ای چندزمانه و چند طیفی. مجله بیابان، 9(1)، 154-143.

https://www.sid.ir/paper/5320/fa

عابدینی، موسی؛ شبرنگ، شنو؛ اباذر، اسمعلی؛ 1392. بررسی میزان فرسایش خاک و رسوب‌دهی در حوضه آبخیز مشکین­چای به روش EPM، فصلنامه جغرافیا و توسعه، 11(30)، 87-100.

https://gdij.usb.ac.ir/article_245_2765332d8717e2e654a4562074d00f1d.pdf

فیضی زاده، بختیار؛ 1396. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی و اثرات آن بر سیستم فرسایش در حوضه سد علویان با استفاده از تکنیک­های سنجش‌ازدور و GIS. هیدروژئومورفولوژی، 3 (11)، 38-21.

https://hyd.tabrizu.ac.ir/article_6712_863dc2dac02f02a7b0225f6656988e3d.pdf

قهرمان‌نژاد، اسلام؛ نظرنژاد، حبیب؛ میر‌یعقوب‌زاده، میرحسن؛ 1396. تأثیرسناریوهای مختلف مدیریت کاربری اراضی بر میزان فرسایش خاک با مدل USLE در حوضه کلیبرچای. نشریه حفاظت منابع آب و خاک (علمی - پژوهشی)، 7 (2)، 91-104.

https://wsrcj.srbiau.ac.ir/article_11548_fbb577c5d2c4a9acfce07613bcb0189f.pdf

قنبرزاده، هادی؛ غلامرضایی، محمدرضا؛ 1388. برآورد پتانسیل فرسایش و رسوب با مدل EPM  در حوضه آبخیز آرکمر در فریمان با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله علوم  جغرافیایی، شماره 7(8)، 187-206.

https://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-161-fa.pdf

مرادی، علیرضا؛ جعفری، محمد؛ ارزانی، حسین؛ ابراهیمی، مهدیه؛ 1395. ارزیابی تغییر کاربری اراضی مرتعی به دیم­زار با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی،  7(1)، 89-100.

https://girs.bushehr.iau.ir/article_521998_022633f2b5e8579d69d594091d629719.pdf

نبی­پی لشکریان، سارا؛ 1379. بررسی اثرات کاربری اراضی در فرسایش خاک و رسوبدهی حوضه آبخیز رودخانه ماسوله در گیلان، پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانhttps://www.virascience.com/thesis/4940                                                                         

یمانی، مجتبی؛ اسکندری­نژاد، فاطمه؛ 1389. تأثیر عوامل ژئومورفولوژیک بر رسوب­زایی حوضه قزقنچای (زیر­حوضه حبله­رود در بالا دست سد نم­رود). مجله پژوهش­های علوم زمین 1، 1-17.

 /https://rtis2.ut.ac.ir/cv/myamani

 

Adélia N, Nunes  ACA. and Celeste C., 2011. Impact of land use and cover type on runoff and soil erosion in a marginal area of Portugal. Applied Geography, 31(2): 687–699. DOI: 10.1016/j.apgeog.2010.12.006. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2010.12.006

Battany MC. and Grismer ME., 2000. Rainfall runoff and ero-sion in Napa Valley vineyards effect of slope cover and surface roughness, Hydrological process. Vol. 14, PP: 1289-1304.  https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(200005)14:7<1289::AID-HYP43>3.0.CO;2-R

Bolstad, P. V, and Lillesand, T. M, (1991). Rapid maximum likelihood classification Photogramm. Eng. Remote Sens. 57.

https://www.asprs.org/wp-content/uploads/pers/1991journal/jan/1991_jan_67-74.pdf

Chavez PS., 1996. Image-based atmospheric corrections-Revisited and improved. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 62, 1025– 1036. http:// static1.1.sqspcdn.com/ static/f/891472/15133582/1321370214637/Chavez_P.S._1996.pdf

Da Silva VPR, Silva MT. and De Souza, EP., 2016. Influence of land use change on sediment yield: a case study of the sub-middle of the Sao francisco river basin, Soil Engineering, 36 (6), 1005-1015. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v36n6p1005-1015/2016

Dai FC. and Lee C.F., 2002. Landslide characteristics and slope stability Modeling using GIS, Lantau, Island, Hong Kong, Geomorphology, 31, 181-216.http://dx.doi.org/10.1016/S0169-555X(01)00087-3

Du Y, Teillet PM. and Cihlar J., 2002. Radiometric normalization of multi-temporal high-resolution satellite images with quality control for land cover change detection. Remote Sensing of Environment 82: 123–134.https://doi.org/10.1016/S0034-4257(02)00029-9

Ghosh K, Kumar DS, Sushima S. and Bandyopadhyay S., 2013. Assessment of soil loss of the Dhalai River Basin, Tripura, India using RUSLE. International Journal of Geosciences., 4: 11-23. https://www.scirp.org/pdf/IJG_2013011115152357.pdf

Martínez-Murillo MJF, Lopez Vicente M, Poesen J. and Ruiz Sinoga JD., 2011. Modelling the effects of land use changes on runoff and soil Eerosion in two Mediterranean catchments with active gullies (South of Spain), Landform Analysis, 17(1), 99-104. https:// idp.kuleuven.be/ idp/ profile/ SAML2/ Redirect/ SSO? execution=e2s1

Milevski I., 2008. Estimation of soil erosion risk in a upper part of Bregalnica watershed- republic of Macedonia, based on digital elevation model and satellite imagery, 5^th international Conference on Geographic Infromation systems (ICGIS), 351-358. http:// www.milevski.50webs.com/trudovi/Ivica%20Milevski%20Estimation%20of%20soil%20erosion%20risk%20in%20the%20upper%20part%20of%20Bregalnica%20watershed.pdf

Paroissien JB, Darboux F, Couturier A, Devillers B, Mouillot F, Raclot D. and Le Bissonnais Y., 2015. A Method for modeling the effects of Climate and Land Use Changes on Erosion and Sustainability of Soil in a Mediterranean Watershed (Languedoc, France). Journal of Environmental Management. 150:57-68 https://shs.hal.science/halshs-01103359/document

Shellberg JG, Spencer J, Brooks AP. and Pietsch TJ., 2016. Degradation of the Mitchell River Fluvial Megafan by Alluvial Gully Erosion Increased by Post-European Land Use Change, Queensland, Australia. Geomorphology, 266: 105–120. https:// doi.org/ 10.1016/ j. geomorph. 2016. 04.021

Tangestani M., 2006. Comparison of EPM and PSIAC models in GIS for erosion and sediment yield in a semi-arid Environment, Journal of Asian earth Science, 27(5), 585-597. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2005.06.002

Ye B. and Bai Z., 2008. Simulating land use/land cover changes of Nanjing County based on Ca-markov model. In IFIP International Federation for Image processing, Vol, 1, 321-329.https://dl.ifip.org/db/conf/ifip12/ccta2007-1/YeB07.pdf

Yuan Z, Chu Y. and Shen Y., 2015. Simulation of surface runoff and sediment yield under different land-use in a Taihang Mountains watershed, North China. Soil & Tillage Research. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167198715000872.