بررسی عوامل مؤثر بر مورفولوژی آبکندهای جنوب غرب نظرآباد به کمک پهپاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

2 هیات علمی گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان

3 مرکز تحقیقات و آموزش منابع طبیعی و کشاورزی استان فارس

4 هیات علمی گروه علوم و مهندسی آب دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان

5 گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

10.22092/ijsr.2024.364327.736

چکیده

فرسایش آبکندی یکی از شکل­های مهم و مخرب فرسایش آبی است که هنوز در مورد شکل­گیری و گسترش آن ابهاماتی وجود دارد. این پژوهش با هدف شناسایی ویژگی­های خاکی و غیرخاکی مؤثر بر آبکندهای جنوب نظرآباد در سال 1399 انجام شد. پس از بازدیدهای میدانی و به کمک تصویر گوگل ارث، مرز محدوده آبکندی شده ترسیم و تعداد 32 رشته آبکند انتخاب شد. یک نمونه‌ی خاک سطحی در محل دیواره بالاکند هر آبکند تهیه و آزمایش شد. مشخصات شکل شناختی حوزه‌ آبخیز آبکندها (مساحت، محیط، شیب، ضریب شکل) با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی حاصل از تصاویر پهپاد تعیین شد. ویژگی‌های عمومی سطح خاک آبخیز آبکندها شامل تاج پوشش، خاک لخت و درصد بقایا با استفاده از پلات 1×1 متری تعیین و مشخصات شکل شناختی آبکند شامل طول، عرض و عمق آن اندازه‌گیری و حجم آبکند محاسبه شد. شناسایی عوامل مؤثر بر آبکندها با تحلیل مؤلفه­های اصلی و رگرسیون خطی چند متغیره (روش گام‌ به ‌گام) در محیط MINITAB و روی 70 % مشاهدات انجام شد. رابطه بین حجم آبکندها به نمایندگی از مورفولوژی آن با ویژگی‌های خاک و مشخصات آبخیز آبکند بررسی و رابطه آن معرفی شد. برای اعتبارسنجی از ۳۰ درصد باقیمانده نمونه­ها  استفاده شد. تحلیل مؤلفه اصلی نشان داد که مشخصات  قابلیت هدایت الکتریکی، یون‌های محلول پتاسیم، سدیم، منیزیم و کلر، فرسایش­پذیری خاک، تاج پوشش گیاهی، درصد خاک لخت و درصد اشباع بر توسعه آبکند تأثیر دارند. بر اساس نتایج تحقیق و به‌خصوص با تکیه بر ضریب کارایی نش-شاتکلیف، مدل معتبری توسعه داده نشد . مدل با ضریب همبستگی 0/59و چهار عامل پتاسیم، جرم مخصوص ظاهری، درصد بقایای گیاهی و درصد خاک لخت، توانست 35 درصد تغییرات حجم آبکند را توضیح دهد. تقویت و احیای پوشش گیاهی در منطقه توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identifying Effective Factors on Morphology of South West of Nazar Abad Gullies Using UAV

نویسندگان [English]

  • Reza Bayat 1
  • Afsaneh Alinejadian-Bidabadi 2
  • Majid Soufi 3
  • Abbas Maleki 4
  • Omidali Akbarpour 5
1 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute
2 Soil Science Department, Faculty Agriculture and Natural Science, Lorestan University, Khoram Abad, Iran.
3 Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center
4 Water Engineering Department, Faculty of Agriculture, Lorestan University
5 Agronomy and Plant Breeding Department, Faculty of Agriculture, Lorestan University
چکیده [English]

Gully erosion is one of the most important and destructive forms of water erosion, and there are ambiguities regarding its initiation and development. The study aimed to identify the soil properties and other factors affecting gullies of South Nazar Abad in 2021. After the field survey, based on the Google Earth images, gullied area boundary draw, 32 gullies were selected, and their location was recorded with the GPS. A surface soil sample was taken from head cut wall of each gully and general analyses were done. The gullies watershed boundaries and morphological characteristics including area, perimeter, and slope were extracted from the DM obtained from unmanned aerial vehicle (UAV) images. The general characteristics of the soil surface in the watershed of the gullies including canopy, bare soil, and residual percent were determined by 1 m x1 m plot. The gully length, width, and depth were measured and volumes were calculated. Modeling of factors affecting gullies was done using a multivariable linear regression model (step-by-step method) in MINITAB on 70% of observations. The relationship between the volume of gullies with gullies soil properties and watershed characteristics were investigated and a suitable gully development model (soil loss) was introduced. Also, in this research, 30% of the measured samples that were not used in the model construction were used for model validation. Percentage, RMSE, CRM, NSE, CD, MAE and drel statistics were used to determine model efficiency. Principal component analysis showed that EC, Na+, Cl-, K+, Erodibility, Mg++, canopy, bare soil, and SP characteristics had noticeable effect on gullies volume. Based on the results of the research and especially based on the Nash-Shutcliffe efficiency coefficient, no reliable model has been developed. Also, the presented model is valid based on the regression at the five percent significant level and according to the validation coefficients. The model with a correlation coefficient of 0.59 and four factors K+, bulk density, crop residues, and percent bare soil could explain 35% of the changes.Strengthening and restoring crop cover in the area is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Model efficiency
  • Soil erosion
  • Gully headcut
  • Soil loss
  • Watershed
  1. ابراهیمی، م.، امیر احمدی، ا. و زنگنه اسدی، م. 1396. مقایسه تهیه نقشه حساسیت به فرسایش آبکندی با استفاده از مدل‌های احتمالاتی وزن واقعه و نسبت فراوانی در حوضه آبخیز سنگانه کلات. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 4(127)، 105-127.
  2. امیری، م، پورقاسمی، ح، قنبریان، غ. و افضلی، س. ف. 1398. مدلسازی مکانی فرسایش خندقی حوزه آبخیز مهارلو با استفاده از سناریوهای مختلف و الگوریتم وزن واقعه. نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 11( 4)، 1016-1032.
  3. پیروان، ح. 1395. بازنگری، تکمیل و انتشار اطلس سیمای حوزه های آبخیز کشور (حوزه دریاچه نمک مرکزی). گزارش نهایی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.
  4. حبیب­پور گتابی، ک. و صفری شالی ر. 1390. راهنمای جامع کاربرد SPSS در تحقیقات پیمایشی: (تحلیل داده­های کمی). نشرمتفکران.
  5. خزایی، م.، شفیعی، ا.، و ملایی، ع. 1391. بررسی تأثیر عوامل مؤثر بر توسعه فرسایش آبکندی در حوضه آبخیز مارون. پژوهش های خاک، 26(2)، 153-163.
  6. راهی، غ.، کاویان، ع.، سلیمانی، ک. و پورقاسمی، ح. 1400. تعیین نقش کاربری اراضی و خاک بر آستانۀ توپوگرافی توسعۀ خندق‌ها در استان بوشهر. مرتع و آبخیزداری، 74(1)، 69-81.
  7. رستمیزاد، ق.، سلاجقه، ع.، نظری سامانی، ع.ا. و قدوسی، ج. 1394. تعیین عوامل مؤثر بر رشد طولی خندق‌ها و پیش‌بینی گسترش آن (مطالعه موردی: شهرستان دره شهر). پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، 4(1)، 46-58.
  8. شهاب آرخازلو، ح.، امامی، ح.، حق نیا، غ.، اسمعلی، ا. و محمودآبادی، م. 1395. تعیین آستانه توپوگرافی و تأثیر ویژگی‌های خاکی بر گسترش آبکندها در سه منطقه از استان اردبیل. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 23(3)، 1-24.
  9. شهاب آرخازلو، ح. و اصغری، ش. 1399. برآورد فرسایش خندقی بر پایة معادلات REGEM و اصلاح ضرایب آن‌ در استان اردبیل. تحقیقات کاربردی خاک، 8(1)، 162-173.
  10. شیرانی، ک. ۱۴۰۰. پهنه‌بندی و ارزیابی نقشه حساسیت فرسایش خندقی با استفاده از روش‌های آماری و احتمالاتی. علوم آب و خاک، ۲۵ (۲) :۱۵۱-۱۷۴.
  11. صفاری، ا.، کرم ا.، شادفر، ص. و احمدی، م. 1398. تأثیر ویژگیهای خاک بر مورفولوژی و گسترش فرسایش خندقی (مطالعه موردی: حوضه رودخانه مهران لامرد، فارس)". پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 8(1)، 130-146.
  12. صوفی، م. و عیسایی، ح. 1389. برآورد حجم فرسایش آبکندی با استفاده از ویژگی های مورفومتریک و خاک در آبکندهای استان گلستان. مجله مهندسی و مدیریت آبخیز، 2(2)، 73-82.
  13. علی احیایی، م. و بهبهانی زاده، ع.ا. 1372. شرح روشهای تجزیه شیمیایی خاک. نشریه موسسه تحقیقات خاک و آب، شماره 892، ص 77.
  14. عرب خدری، م. ، گرامی، ز. ، شادفر، ص.، بیات، ر.، پرویزی، ی. و نبی پی لشکریان، س. 1399. مقایسه کارایی چند معادله برآورد شاخص فرسایش‌پذیری مدل USLE در شرایط آزمایشگاهی. تحقیقات آب و خاک ایران، 51(7): 1725-1736.
  15. فریدگیگلو ب. و قضاوی ر. 1397. بررسی نقش ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاک آبکند و عوامل زمین محیطی حوضه بالادست آن بر گسترش فرسایش آبکندی. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 22(3)، 273-286.
  16. قزل سوفلو، ع.، مغربی، م. و داروغه، ف. 1397. شناسایی و تعیین میزان گسترش در آبکندهای فعال با استفاده از سنجش از راه دور . نشریه آب و توسعه پایدار، 5(1)، 67-72.
  17. کاظمی ر. و پرهمت ج. 1397. بررسی تأثیر روشهای خوشه­بندی سلسله مراتبی در دقت مدلسازی ضریب جریان در حوضه کرخه. نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، 1(10)، 81-94.
  18. کلبعلی س.، قربانی دشتکی ش.، نادری م.، میرزائی س. ۱۳۹۹. بررسی تأثیر پوشش سنگ‌ریزه سطحی بر میزان رواناب و فرسایش خاک با شبیه‌سازی رواناب. مجله علوم ومهندسی آبخیزداری ایران. ۱۴ (۴۸) :۵۲-۵۸.
  19. محمدابراهیمی، م. 1396. شناسایی علل وقوع فرسایش خندقی با تاکید بر خصوصیات خاک (مطالعه موردی: حوزه آبخیز آق امام). نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 7(2)، 1-13.
  20. محمدابراهیمی، م.، جوادی، م. و وفاخواه، م. 1394. بررسی ارتباط عوامل مؤثر خاکی و غیرخاکی در ایجاد فرسایش خندقی خطی در حوزه آبخیز آق امام (2).پژوهش های خاک، 29(4)، 478-498.
  21. مکرم، م. و محمودی، ع. 1395. بررسی ویژگیهای مورفومتری خندقها و ارتباط آن با ویژگیهای خاک. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، 3، 133-145.
  22. نیسی، س.، خلیلی مقدم، ب. و ذرتی پور، ا. 1396. مدلسازی عوامل مؤثر بر رشد طولی خندقهای مارنی و تعیین سهم تولید رسوب حاصل از آن‌ها (مطالعۀ موردی: حوزۀ درب خزینه، خوزستان). مرتع و آبخیزداری، منابع طبیعی ایران، 70(2)، 541-531.
  23. یثربی، ب.، صوفی، م.، میرنیا، س.خ. و محمدی، ج. 1392. بررسی تأثیر ویژگیهای توپوگرافی و خاک بر گسترش آبکندهای جبهه­ای در کاربری کشاورزی، مطالعه موردی:استان ایلام. مهندسی و مدیریت آبخیز، 1(5)، 31-91.