عنوان مقاله :
بررسي رابطه غلظت رسوب معلق ايستگاه‌هاي هيدرومتري دوآب مرگ و پل چهر با پوشش گياهي در مناطق بالادست با استفاده از تصاوير Sentinel-2 MSI
پديد آورندگان :
پرويزي ، سارا دانشگاه يزد - دانشكده منابع طبيعي - گروه مرتع و آبخيزداري , حسيني ، زين العابدين دانشگاه يزد - دانشكده منابع طبيعي - گروه مرتع و آبخيزداري , طالبي ، علي دانشگاه يزد - دانشكده منابع طبيعي - گروه مرتع و آبخيزداري , طالبي اسفنداراني ، سميه پژوهشگاه فضايي ايران , جليلي ، هادي پژوهشگاه فضايي ايران , ذاكري نژاد ، رضا دانشگاه اصفهان - دانشكده جغرافيا و برنامه ريزي - گروه جغرافياي طبيعي
كليدواژه :
سنجش از دور , رابطه همبستگي , فرسايش خاك , NDVI
چكيده فارسي :
مقدمه و هدف: فرسايش خاك و رسوب دهي در زمره مهم‌ترين معضلات و چالش‌هاي زيست‌محيطي حوزه‌هاي آبخيز محسوب مي‌شود. بار رسوب رودخانه مشكلات زيادي از جمله رسوبگذاري در مخازن سدها، تغيير مسير رودخانه‌ها به‌دليل رسوبگذاري در بستر آن‌ها، كاهش ظرفيت آبگذري آبراهه‌ها و تأسيسات انتقال آب و تغيير كيفيت آب به لحاظ مصارف شرب و كشاورزي به وجود مي‌آورد رسوبات معلق در آب رودخانه‌ها مورد توجه دانشمندان، محققان و مديران منابع آب هستند زيرا مي‌توان از آن براي بررسي رسوب، فرسايش و اثرات بالقوه بر فرآيندهاي بيولوژيكي استفاده كرد. بنابراين، بررسي و ارزيابي غلظت رسوب معلق در تعيين كيفيت آب و عملكردهاي هيدرولوژيكي ضروري است. در اين راستا استفاده از تكنيك‌هاي دقيق، گسترده و مقرون به صرفه، مانند سنجش از دور، جهت بهبود برآورد رسوب و در نتيجه بررسي كيفيت آب، ارزش زيادي دارد شناخت روابط مكاني پوشش گياهي بالادست با رسوب‌دهي حوضه‌ها جهت كنترل و مديريت بهينه منابع آب و خاك ضروري است. پژوهش حاضر با هدف تعيين روابط بين پوشش گياهي با غلظت رسوب معلق در دو حوزه آبخيز دوآب مرگ و گاماسياب انجام گرفت. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش در مرحله اول داده‌هاي ماهواره‌اي سنتينل-2 مورد بررسي قرار گرفت و در صورت وجود شرايط ابري، ريزگردها يا ساير اشكالات راديومتريك از محاسبات خارج گرديد. در ادامه براي انتخاب پيكسل مناسب تصوير (جهت اخذ انعكاس طيفي آب)، عواملي نظير نوع باند (باندهاي مرئي و مادون قرمز)، عرض رودخانه (بالاتر از پيكسل تصوير- 40 متر در ايستگاه دوآب و 80 متر در ايستگاه پل‌چهر) و قدرت تفكيك مكاني سنجنده (10 و 20 متر) مد نظر قرار گرفته و پيكسل مربوط به ايستگاه هيدرومتري و اطراف آن انتخاب و انعكاس طيفي استخراج شد. سپس به‌منظور بررسي همبستگي ميان بازتاب طيفي باندهاي تصاوير سنتينل-2 و غلظت رسوب از آمار غلظت رسوبات معلق ايستگاه دوآب مرگ واقع در رودخانه قره‌سو و ايستگاه پل‌چهر واقع در رودخانه گاماسياب در دوره پنج ساله (2016 تا 2020) همزمان با آن‌ها استفاده شد. در ادامه شاخص تفاضل پوشش گياهي نرمال شده (NDVI) براي دو فصل ارديبهشت و خرداد با استفاده از تصاوير سنتينل-2 استخراج شد و رابطه پوشش گياهي و غلظت رسوب معلق ثبت شده در ايستگاه و استخراج شده از تصاوير به‌صورت مجزا برآورد شد. يافته‌ها: نتايج تحليل همبستگي غلظت رسوب معلق نشان داد كه بهترين نتيجه براي ايستگاه دوآب مربوط به باند 4 (R^2=0.86) و براي ايستگاه پل‌چهر مربوط به باند 5 (R^2=0.83) بود. نتايج به‌دست آمده نشان داد كه غلظت رسوب معلق در ايستگاه دوآب مرگ 0/17 تا 76/45 و در ايستگاه پل‌چهر از 0/44 تا 118/86 ميلي‌گرم بر ليتر متغير بوده است. هم چنين مشخص شد كه در ايستگاه دوآب مرگ در حالت تواني بين داده‌هاي مشاهداتي (ثبت شده در ايستگاه) و داده‌هاي مستخرج شده از تصاوير داراي بيشترين ضريب همبستگي مي‌باشد. و در ايستگاه پل‌چهر در دو حالت چندجمله‌اي و حالت نمايي داراي ضريب همبستگي بالايي بود. بهترين مقادير ضريب تبيين (R^2) شاخص تفاضل پوشش گياهي نرمال شده براي دو ايستگاه دوآب و پل‌چهر بهترتيب 0/98 و 0/64 بدست آمد كه نشان‌دهنده اين است كه با افزايش پوشش گياهي مقادير رسوب كاهش مي‌يابد. ميانگين مقادير متوسط شاخص گياهي براي حوزه آبخيز مرگ برابر با 0/35 است و براي حوزه آبخيز گاماسياب برابر 0/28 بدست آمد كه نشان از پوشش گياهي نسبتاً تنك منطقه دارد. كمترين مقدار ميانگين پوشش گياهي در فصل مورد بررسي (بهار) در حوزه آبخيز مرگ خرداد ماه برابر 0/11 و براي حوزه آبخيز گاماسياب اواخر ارديبهشت ماه برابر 0/21 بدست آمد. همانطور كه نتايج آزمون رگرسيون نشان داد كه رابطه قوي و معناداري بين تراكم پوشش گياهي و ميزان غلظت رسوب معلق ثبت شده در ايستگاه‌هاي هيدرومتري دو حوضه وجود دارد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه 6 مدل براي منطقه مورد مطالعه استخراج شد كه داراي ضرايب تعيين و مقادير خطاي قابل قبول و مناسب بودند. از ميان مدل‌هاي بدست آمده مشخص شد كه در حالت تك باند نتايج بهتري بدست آمد نسبت به حالتي كه نسبت باندي مورد استفاده قرار گرفته شد. بيشترين همبستگي در ايستگاه دوآب مرگ مربوط به باند هاي B2، B3،B4 و B5 بوده است و براي ايستگاه پل چهر B4 و B5 مي‌باشد. بالاترين ضريب تعيين بدست آمده براي دو ايستگاه بهترتيب 0/86 و 0/83در حالت نمايي بوده است. نتايج اين مطالعه نشان داد كه سنتينل-2 مي‌تواند به‌عنوان ابزار مناسبي براي تخمين غلظت رسوب معلق با دقت قابل قبولي در حوضه‌هاي كوچك مقياس و شرايط سيلاب استفاده شود كه در تعدادي از مطالعات مشابه تاييد شده است وجود رابطه معكوس و نزديك بين متوسط شاخص گياهي NDVI با رسوب اشاره به تأثير مثبت پوشش گياهي بر حفاظت خاك و كاهش توليد و انتقال رسوب در داخل حوزه‌هاي آبخيز دارد. در كل، نتايج نشان داد كه پوشش گياهي به طرز مؤثري در كميت و كيفيت تغييرات مكاني ميزان رسوب‌دهي حوضه‌ها مؤثر افتاده و شاخص گياهي NDVI به‌عنوان نماينده پوشش گياهي به طرز موفقيت آميزي براي ايجاد يك مدل آماري از تغييرات ميزان رسوب‌دهي مي‌تواند مورد استفاده واقع شود، و احيا پوشش گياهي در برنامه‌هاي توسعه‌اي قرار گيرد.
عنوان نشريه :
پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز
عنوان نشريه :
پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز
