ارزيابي خطر فرسايش خندقي با مدل‌هاي آماري در ميان‌حوضه ناغان، استان چهارمحال و بختياري

Evaluation of gully erosion hazard by statistical models in Naghan Inter basin, Chaharmahal Va Bakhtiari province

سابقه و هدف: خاك پايه توليد در كشاورزي، جنگل، و تغذيه بشر و همچنين جز اساسي از محيط زيست انساني مي‌باشد. شناسايي مناطق مستعد خندق از طريق پهنه‌بندي توان خطر با مدل هاي مناسب، يكي از اقدامات اوليه در كاهش خسارت خسارت احتمالي و مديريت خطر است. فرسايش خندقي نوعي از فرسايش آبي است كه در نتيجه انحلال و قليايي بودن سازند در اراضي مختلف (جنگلي، مرتعي و كشاورزي) به وجود مي‌آيد. براساس مطالعات اخير مكانيسم فرسايش خندقي جدا از ساير اشكال فرسايش آبي است و معمولاً شدت فرسايش آبكندي در اراضي كم‌شيب (دشت‌ها) بيش‌تر از اراضي شيب دار مي باشد (8). در اين پژوهش، كارايي روش هاي آماري چندمتغيره گام‌به‌گام و آماري چندمتغيره لجيستيك در پهنه‌بندي خطر فرسايش خندقي در ميان حوضه ناغان به‌منظور تعيين مدل برتر جهت مديريت خطر مورد مقايسه قرار گرفتند. مواد و روش‌ها: ميان‌حوضه آبخيز ناغان يكي از زيرحوضه هاي كارون و در استان چهارمحال و بختياري واقع است. حداقل ارتفاع 1456 متر و حداكثر آن 2565 متر مي‌باشد. متوسط بارندگي سالانه حوضه 6/608 ميلي‌متر مي باشد. از طريق انجام بازديد ميداني در كل حوضه و استفاده از اطلاعات محلي و دستگاه GPS، فهرست برداري و نقشه پراكنش خندق‌ها تهيه گرديد. با مرور منابع قبلي و بررسي ميان‌حوضه ناغان 15 عامل ارتفاع، شيب، جهت، سنگ-شناسي، دما، فاصله از جاده، كاربري اراضي، ميزان بارش و خاك‌شناسي شامل بافت خاك، عمق خاك، كربن آلي، EC، pH، آهك CaCO3، گروه هيدرولوژيكي، به‌عنوان عوامل موثر بر فرسايش خندقي انتخاب و نقشه خطر نسبي فرسايش خندقي براساس روش‌هاي رگرسيون گام‌به‌گام و لجستيك تهيه گرديد. تفاوت بين كلاس‌هاي خطر مدل‌ها با آزمون كاي‌اسكوير بررسي گرديد. براي ارزيابي صحت مدل‌ها از شاخص‌هاي ROC و Qs استفاده گرديد. يافته‌ها: مجموع سطح خندق در حوضه حدود 19/73 هكتار مي‌باشد. دامنه عمق خندق‌ها در اين ميان حوضه از كم‌تر از 1 تا 9 متر مي‌‌باشد. نتايج كاي‌اسكوير محاسبه شده نشان مي دهد كه در هر دو مدل‌ها تفاوت فراواني در سطح احتمال 1 درصد معني دار بوده و تفكيك بالايي بين كلاس هاي خطر وجود دارد. ميزان شاخص ROC براي مدل رگرسيون چند‌متغيره گام‌به‌گام 867/0 به‌دست آمد كه بيانگر قابليت بالاي مدل در پهنه‌بندي و تعيين مناطق مستعد خطر فرسايش خندقي در ميان حوضه آبخيز ناغان مي‌باشد. همچنين مقدار اين شاخص براي مدل رگرسيون لجستيك 502/0 محاسبه گرديد كه بيانگر قابليت پايين‌تر اين مدل نسبت به مدل رگرسيون چند‌متغيره گام‌به‌گام در پهنه‌بندي و تعيين مناطق مستعد خطر فرسايش خندقي در ميان حوضه آبخيز ناغان مي‌باشد. نتايج نشان داد كه در حدود 31 درصد از مساحت حوضه در كلاس‌هاي خطر زياد و خيلي زياد واقع شدند. نتيجه‌گيري: مدل رگرسيون چندمتغيره گام‌به‌گام به‌عنوان مدل برتر در ارزيابي خطر فرسايش خندقي براي ميان‌حوضه ناغان، استان چهارمحال و بختياري انتخاب گرديد. در بخش قابل‌توجهي از اراضي با خطر بالاي فرسايش خندقي كاربري ديم با عملكرد ضعيف وجود دارد، نكويي‌مهر و امامي (2007) نيز گزارش كردند كه در استان چهارمحال و بختياري وقوع فرسايش خندقي با كاربري ديم رابطه مستقيم دارد (3). پيشنهاد مي‌گردد به‌منظور تقويت خاك سطحي و كاهش رواناب، اين اراضي براي كشت گونه‌هاي علوفه‌اي مورد استفاده قرار گيرند.

Background and Objectives: Soil is the basis of production in agriculture and forestry, the nourisher of mankind and an important component of the human environment. Identification of areas susceptible to landslide occurrence is one of the basic measures in reduction of possible risk and hazard management. Gully erosion is a kind of water erosion that is created due to dissolution of alkaline formation in different land uses (forest, range and agriculture). Processes of gully erosion are different from other erosion types based on recent studies. Usually, severity of gully erosion in low lands (plains) is greater than the steep lands (12). In this paper, applicability of stepwise and logistic multivariate regression was compared in order to determine the suitable model for gully erosion hazard management of Naghan inter basin. Materials and Methods: The Naghan inter basin is located in Chaharmahal Va Bakhtiari province and is one of the tributaries of the Karoon River basin. Minimum and maximum elevation are 1456 and 2565 meters, respectively. The average annual precipitation of this watershed is 608.6 millimeters. Gullies were mapped through field observations and using a GPS devise. Through a literature review and studying conditions of Naghan inter basin, 15 factors of elevation, slope, aspect, lithology, temperature, distance from road, land use, precipitation amount and some of the soil attributes like soil texture, depth, organic carbon, CaCO3, EC, pH and hydrological groups were chosen as influential factors ruling gully erosion. The corresponding hazard map was prepared via stepwise and logistic multivariate regression. Chi-square test was used to analyze difference between hazard classes of models. Indices of Qs and ROC were used for evaluation of models accuracy. Results: The total area of gullies is about 73.19 hectares. The range of gully depths are between < 1 to 9 meters. Results show that measured Chi-square statistics is statistically significant at 99% of confidence interval and there is an appropriate differentiation among landslide hazard classes. Results showed that logistic regression statistical model provided slightly high prediction accuracy of landslide hazard map in the Naghan inter basin with ROC equal to 0.867. Moreover, this index is equal to 0.502 for logistic regression, showing that this model provided slightly low prediction accuracy of landslide hazard map. Results showed that about 31% of the watershed area was located in high and very high hazard classes. Conclusion: Stepwise multivariate regression model was selected as a suitable model for Naghan inter basin. A considerable part of this area is covered by drylands with weak yield. Nekoiimehr and Emami (2007), report that occurrence of gully erosion is related with drylands in Chaharmahal Va Bakhtiari province (1). It is suggested that this area better to be used for forage growing until nourish the soil and decrease run off.