تحليل ارتباط ويژگي هاي مورفومتري و فرسايش پذيري با استفاده از شاخص موقعيت توپوگرافي در حوضه آبريز پيوه ژن بينالود

پيشينه و هدف پارامترهاي مورفومتري حوضه آبريز شاخص هاي بسيار مناسب براي تحليل فرآيندهاي ژئومورفولوژيكي هستند. مطالعات فرسايش و توليد رسوب از مهم ترين تحقيقاتي هستند كه به منظور اجراي برنامه هاي حفاظتي آب وخاك، كاهش فرسايش، تغيير هيدروليك جريان رودخانه ها و همچنين جلوگيري از كاهش گنجايش درياچه سدهاي مخزني، توسط متخصصان علوم زمين و به خصوص ژئومورفولوژيست ها انجام مي گيرد. براي اندازه گيري ويژگي هاي ژئومتري رودخانه، از اصطلاح مورفومتري يا شكل سنجي رودخانه اي استفاده مي شود. مورفومتري، تحليل هاي كمي از ويژگي هاي ژئومورفيك لندفرم هاي يك منطقه است. تحليل مورفومتريك يكي از روش هاي موثر براي اولويت بندي زير حوضه ها است كه مي تواند بيانگر وضعيت شبكه زهكشي حوضه باشد. بررسي ويژگي هاي مورفومتري حوضه آبخيز پيوه ژن بر مبناي شاخص هاي مورفومتري و ژئومورفومتري است. با توجه به اهميت بررسي ويژگي هاي مورفومتري در مطالعات حوضه آبخيز و بررسي ميزان فرسايش پذيري در اين مطالعه هدف بررسي ويژگي هاي مورفومتري با نوع لندفرم و پيش بيني ميزان فرسايش از طريق لندفرم ها است.مواد و روش ها در پژوهش حاضر جهت تحليل هاي مورفومتري از نرم افزار ArcGIS، مدل رقومي ارتفاعي (DEM) با دقت 20 متر تهيه شده از نقشه هاي توپوگرافي 1:50000 رقومي سازمان نقشه برداري كشور و تصاوير ماهواره اي استر (Aster) استفاده شده است. جهت استخراج تعداد آبراهه ها از نرم افزار آرك ويو (ArcView)، مدل ارتفاعي رقومي زمين، استفاده شده است. براي پارامتر شيب و جهت شيب و ارتفاع منطقه مطالعاتي از نقشه توپوگرافي و مدل ارتفاعي رقومي زمين استفاده شد. جهت تهيه پارامتر تراكم زهكشي نيز از مدل رقومي ارتفاع با استفاده از ماژول (Spectral indices) در ArcHydro و مدل رقومي ارتفاعي ماهواره استر (Aster) به صورت اتوماتيك آبراهه هاي موجود حوضه استخراج گرديد. آستانه 25-50 سلول براي استخراج شبكه زهكشي انتخاب و شبكه زهكشي ترسيم شد. درآخرين مرحله، رتبه بندي آبراهه ها به روش استرالر انجام و پارامترهاي مورفومتري استخراج شد. براي جداسازي لندفرم هاي منطقه از مدل رقومي ارتفاع با قدرت تفكيك 20 متر استفاده شد و سپس نوع لندفرم ها بر اساس TPI يا شاخص موقعيت توپوگرافي شناسايي شدند و بر اساس رابطۀ TPIi = Z0 - Sigma; n-1 Zn/n (Z0 ارتفاع نقطه مدل تحت ارزيابي، Zn ارتفاع از شبكه، n تعداد كل نقاط اطراف در نظر گرفته شده در ارزيابي) محاسبه گرديد، مقايسه ارتفاع هر سلول در يك مدل رقومي TPI، ارتفاع با ميانگين ارتفاع سلول ها همسايه مي باشد. در نهايت ارتفاع ميانگين از مقدار ارتفاع در مركز كم مي شود.نتايج و بحث پارامترهاي مورفومتري بررسي شده در اين تحقيق شامل تعداد آبراهه ها (Nu)، رتبه آبراهه ها (U)، طول آبراهه ها (L)، ضريب بيفوركاسيون (Rb)، ضريب ناهمواري (Bb)، تراكم زهكشي (Dd)، فراواني آبراهه ها (F)، فاكتور شكل (Rf)، ضريب گردي (Rc) و ضريب مستطيل معادل (Re) مي باشد. نتايج نشان داد كه با توجه به تعداد آبراهه ها (184 آبراهه) وجود آبراهه هاي درجه اول، دوم و سوم، زياد بودن طول آبراهه ها، بالا بودن نسبت طول آبراهه ها به مساحت حوضه و ضريب ناهمواري بالا منطقه فرسايش پذير بوده و نياز به برنامه ريزي و مديريت بهينه دارد. همچنين مطالعات لندفرم ها در منطقه مورد مطالعه نشان داد كه به كمك ويژگي هاي مورفومتري و ميزان حساسيت لندفرم ها به فرسايش را در منطقه مشخص نمود. به طوري كه بعد از تهيه نقشه لندفرم ها با استفاده از شاخص موقعيت توپوگرافي (TPI) و در نظرگرفتن مناطق حساس به فرسايش از طريق ويژگي هاي مورفومتري، لندفرم هاي حساس به فرسايش در منطقه مورد مطالعه مشخص شدند. با مقايسه نقشه لندفرم ها و نقشه پهنه بندي فرسايش منطقه مورد مطالعه مشخص شد كه لندفرم هاي كلاس 2 (دره U شكل) و لندفرم هاي كلاس 4 (زهكش هاي مرتفع) از بيشترين فرسايش پذيري برخوردار هستند. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان تراكم زهكشي ميزان فرسايش پذيري افزايش مي يابد.نتيجه گيري بعد از تهيه نقشه لندفرم ها با استفاده از شاخص موقعيت توپوگرافي (TPI) و در نظر گرفتن مناطق حساس به فرسايش از طريق ويژگي هاي مورفومتري، لندفرم هاي حساس به فرسايش در منطقه مورد مطالعه مشخص شد. به طوري كه افزايش تعداد آبراهه ها و طول آن در حوضه آبخيز نشان دهنده افزايش فرسايش است. سپس شاخص TPI گه حالت گودي و برآمدگي را مورد تمايز قرار مي دهد به عنوان يكي از شاخص هاي ژئومورفومتريك در نظر گرفته شد. حد پايين و بالاي شاخص TPI براي منطقه مورد مطالعه به ترتيب -39.21 و 33.51 محاسبه گرديد. مناطق با TPI منفي نشان دهنده توپوگرافي كم (تعقرها و گودال ها است) در حالي كه TPI مثبت نشان دهنده توپوگرافي زياد (محدب و يا ستيغ ها) است.