| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 2,996 |
| تعداد مقالات | 33,553 |
| تعداد مشاهده مقاله | 44,160,459 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 20,533,940 |
تحلیل ارتباط اجزای بودجه رسوب با سنجه‌های توپوگرافی در مقیاس دامنه در زیرآبخیز شاهد معرف-زوجی خامسان | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 28 اسفند 1403 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.367713.1602 | ||
| نویسندگان | ||
| رضا زارعی1؛ عبدالواحد خالدی درویشان* 2؛ محمدرضا زارع3؛ پائولو پورتو4 | ||
| 1گروه آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران. | ||
| 2گروه آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران | ||
| 3گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| 4استاد، گروه کشاورزی، دانشگاه رجیو کالابریا، ایتالیا | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف: با توجه به اهمیت خاک و وابستگی جوامع بشری به خاک برای تولید غذا در سراسر جهان و بویژه در کشورهای در حال توسعه، امروزه یکی از مشکلات مهم و اساسی، فرسایش و تخریب خاک است. میانگین فرسایش خاک در کشور حدود 5/16 تن در هکتار تخمین زده شده و فرسایش خاک در ایران تقریباً معادل ۲ تا 5/2 برابر آسیا و ۵ تا ۶ برابر میانگین جهانی است که بیشتر در دامنه‌ها و مناطق شیب‌دار به دلیل پوشش گیاهی فقیر رخ می‌دهد. با توجه به پیشرفت‌های صورت گرفته در اندازه‌گیری میزان فرسایش و رسوب و همچنین هزینه و عدم دقت روش‌های قدیمی از جمله استفاده از کرت‌ها و پین‌های فرسایش، امروزه استفاده از رادیونکلوئیدها به ویژه سزیم-137 برای اندازه‌گیری میزان فرسایش و رسوب‌گذاری و اجزای بودجه رسوب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مزیت‌های مهم این روش‌ها که به ویژه در دهه‌های اخیر مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است، امکان اندازه‌گیری توزیع مجدد خاک در اثر فرسایش آبی در دامنه‌ها و حوزههای آبخیز و حتی در مقیاس کرت‌های آزمایشگاهی است. برآورد دقیق اجزای بودجه رسوب برای برآورد میزان فرسایش و بازتوزیع خاک و امکان برنامه‌ریزی برای حفاظت خاک در هر منطقه ضروری است. لذا هدف از این پژوهش برآورد اجزای بودجه رسوب در مقیاس دامنه با استفاده از سنجه‌های توپوگرافی است. مواد و روش‌ها: به دلیل امکان استفاده از نتایج پژوهش‌های قبلی و در دسترس بودن مدل رقومی ارتفاع با دقت مکانی یک متر حاصل پهپاد فتوگرامتری، پژوهش حاضر در زیرآبخیز شاهد حوزه آبخیز معرف زوجی خامسان در استان کردستان انجام شد. برای بررسی دقیق اثر زاویه و انحنای شیب بر فرسایش و رسوب‌گذاری، نمونه‌برداری خاک در 31 نقطه در یک شبکه 200 متری با روش نظام‌مند-تصادفی و همچنین در 48 نقطه روی شش ترانسکت انجام شد. بعد از انجام مراحل آماده‌سازی نمونه‌های خاک شامل هواخشک کردن، خشک‌کن انجمادی و عبور از الک 63 میکرون، مقدار 293 گرم خاک در ظروف ویژه برای اندازه‌گیری سزیم-137 به آزمایشگاه ارسال شد. همچنین نقشه‌های توزیعی سنجه‌های توپوگرافی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع در نرم‌افزار Arc GIS 10.8 استخراج شد. سپس نقشه توزیعی فرسایش/بازتوزیع خاک با استفاده از نقاط اندازه‌گیری سزیم-137 و رهیافت واحدکاری تهیه شده و سپس اجزای بودجه رسوب شامل فرسایش کل، رسوب‌گذاری کل، فرسایش خالص و نسبت تحویل رسوب برای تعداد 14 دامنه در زیرآبخیز مورد مطالعه محاسبه شد. در ادامه به منظور بررسی نرمال بودن داده‌ها در تعداد 14 دامنه مورد بررسی، از آزمون شاپیرو ویلک استفاده شد و با توجه به نرمال بودن داده‌ها، همبستگی بین سنجه‌های توپوگرافی و اجزای بودجه رسوب در مقیاس دامنه با استفاده از آزمون پیرسون بررسی شد. در نهایت معادلات رگرسیونی برای برآورد اجزای بودجه رسوب با استفاده از سنجه‌های توپوگرافی ارائه شد. نتایج و بحث: با توجه به نتایج بدست آمده در 14 دامنه مورد بررسی، فرسایش کل ویژه بین 93/0 تا 52/7 تن در هکتار در سال و رسوب‌گذاری کل ویژه بین 03/0 تا 51/0 تن در هکتار در سال بدست آمد که نشان می‌دهد درصد قابل توجهی از فرسایش از دامنه‌ها خارج شده است. فرسایش خالص ویژه نیز بین 79/0 تا 45/7 تن در هکتار در سال محاسبه شد که گویای نسبت تحویل رسوب بین 84/0 تا 00/1 برای دامنه‌های مورد بررسی است. نتایج نشان داد که همبستگی بین فرسایش (کل و خالص) و نسبت تحویل رسوب با زاویه شیب، عامل توپوگرافی و شاخص توان آبراهه معنی‌دار و منفی است که نشان‌دهنده اثر غالب کاربری اراضی زراعت دیم بر افزایش فرسایش در شیب‌های کم‌تر و در پایین‌دست دامنه‌هاست و در مناطق بالادست دامنه‌ها اگرچه شیب بیشتر است، اما به دلیل دست‌خوردگی کم‌تر خاک و کاربری مرتع میزان فرسایش در کم‌ترین حد خود قرار دارد. بنابراین موضوع اهمیت کاربری اراضی و تغییرات آن در نیم‌رخ طولی دامنه‌ها در تفسیر روابط و معادلات رگرسیونی مد نظر قرار داده شد. نتیجه‌گیری و پیشنهادها: ناحیه داخلی حوزه آبخیز خامسان شامل یک دشت کم‌شیب با کاربری اراضی غالب زراعت دیم است که تا بخش‌هایی از دامنه‌های پرشیب اطراف ادامه دارد و مشابه همین شرایط در زیرآبخیزها و از جمله زیرآبخیز شاهد نیز دیده می‌شود. تغییرات کاربری اراضی از بالادست تا پائین‌دست دامنه‌های اطراف اراضی دیم دارای شرایط نسبتاً مشابهی است و لذا معادلات رگرسیونی ارائه شده در این پژوهش قابلیت استفاده در دامنه‌های حوزه آبخیز معرف زوجی خامسان و نیز سایر آبخیزهای مشابه را دارد. در نهایت پیشنهاد می‌شود سنجه‌های توپوگرافی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع با دقت‌های مکانی مختلف استخراج شده و در برآوردها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین پیشنهاد می‌شود با توجه به نقش زیاد کاربری اراضی در تولید فرسایش و رسوب، پیشنهاد می گردد طرح آمایش سرزمین در منطقه مورد مطالعه تعیین و بر اساس پتانسیل هر بخش، اصلاح و تغییرکاربری اراضی صورت گیرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| انحنای شیب؛ بازتوزیع خاک؛ شاخص رطوبت توپوگرافی؛ فرسایش خالص؛ نسبت تحویل رسوب | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Analysis of the relationship between sediment budget components and topographic metrics at the hillslope scale in control sub-watershed of the Khamsan representative-paired watershed | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Reza Zarei1؛ Abdulvahed Khaledi Darvishan2؛ Mohamad Reza Zare3؛ Paolo Potro4 | ||
| 1Watershed Department, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran. | ||
| 2Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, Iran | ||
| 3Department of Physics, Faculty of Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran | ||
| 4Professor, Department of Agraria, University Mediterranea of Reggio Calabria, Italy | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Objective: Given the critical importance of soil and humanity's reliance on it for food production worldwide, especially in developing countries, soil erosion and degradation have become significant challenges. The average soil erosion in the country is estimated to be around 16.5 tons per hectare. In Iran, soil erosion is approximately 2 to 2.5 times higher than the average in Asia and 5 to 6 times higher than the global average, predominantly occurring in slopes and hilly areas due to poor vegetation cover. Considering the progress made in measuring the amount of erosion and deposition, as well as the cost and inaccuracy of the old methods, including the use of erosion pins and plots, today the use of radionuclides, especially 137Cs, to measure the amount of erosion and deposition and Sediment budget components is of great concern. One of the important advantages of these methods, which has attracted the attention of researchers especially in recent decades, is the possibility of measuring soil redistribution due to water erosion in slopes and watersheds and even on the scale of laboratory plots. Accurately estimation of sediment budget components is essential for estimating erosion rates and planning effective soil conservation measures in any region. Therefore, this research aims to estimate the sediment budget components at the hillslope scale using topographic metrics. Materials and Methods: Due to the possibility of using the results of previous researches and the availability of a digital elevation model with a spatial accuracy of one meter obtained from a drone photogrammetry, the present study was conducted in the control sub-watershed of the Khamsan representative paired watershed in Kurdistan province. To investigate the effect of the slope angle and curvature on erosion and sedimentation, soil sampling was done at 31 points in a 200-m grid with a systematic-random method and also at 48 points on six transects. After preparation of the soil samples including air and freeze drying and passing through a 63 micron sieve, 293 grams of soil were sent to the laboratory in special containers for the measurement of 137Cs. Also, distribution maps of topographic metrics were extracted using the digital elevation model in ArcGIS 10.8 software. Then, the soil erosion/redistribution map was prepared using the 137Cs inventory points and work unit approach and then, the sediment budget components including total erosion, total sedimentation, net erosion and sediment delivery ratio were calculated for 14 hillslopes in the studied sub-watershed. Then, in order to check the normality of the data in the 14 studied hillslopes, the Kolmogorov Smirnov test was used, and according to the normality of the data, the correlation between the topographic metrics and the sediment budget components at the hillslope scale was checked using the Pearson correlation test. Finally, regression equations were presented to estimate the sediment budget components using topographic metrics. Results and Discussion: According to the results obtained in the 14 studied hillslopes, specific total erosion ranged from 0.93 to 7.52 and specific total deposition ranged from 0.03 to 0.51 t ha-1 yr-1, which shows that a significant percentage of erosion has been removed from the hillslopes. Specific net erosion was also calculated between 0.79 and 7.45 t ha-1 yr-1, which indicates the sediment delivery ratio between 0.84 and 1.00 for the investigated hillslopes. Results indicate a significant negative correlation between erosion (total and net) and sediment delivery ratio with slope angle, topographic factor, and stream power index. This highlights the dominant effect of dryland farming on increased erosion in gentler slopes and downstream areas. In contrast, erosion is minimal in the steeper, upstream regions due to less soil disturbance and rangeland usage. Consequently, the significance of land use and its changes along the slope profile were considered in interpreting the regression relationships and equations. Conclusion and Suggestions: The inner area of the Khamsan watershed includes a low-slope plain with the predominant land use of rainfed agriculture, which continues to parts of the surrounding steep slopes, and similar conditions can be seen in the sub-watersheds, including the control sub-watershed. Land use changes from the upstream to the downstream of the hillslopes around the rainfed lands have relatively similar conditions, and therefore the regression equations presented in this study can be used in the hillslopes of the Khamsan representative paired watershed and other similar watersheds Finally, it is suggested to extract topographical metrics using digital height models with different spatial accuracies and use them in estimations. It is also recommended that a land management plan be developed for the studied area, taking into account the significant role of land use in erosion and sediment production, with adjustments and land use changes implemented based on the potential of each section. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Net erosion, Sediment delivery ratio, Slope curvature, Soil redistribution, Topographic wetness index | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 54 |
||