پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز

چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: فرسایش خاک یکی از جدی‎ترین مسائل زیست‌محیطی و تهدید جدی برای اراضی کشاورزی و عرصه‌های طبیعی است. از میان انواع حالت‌های فرسایش خاک، فرسایش آبکندی غالب‌ترین فرآیند تخریب زمین و حالت پیشرفته فرسایش خاک است و به همین دلیل شناسایی عوامل مؤثر و پیش‌بینی مناطق مستعد فرسایش آبکندی از عوامل کلیدی جهت مدیریت و آمایش سرزمین هستند. پیش‌بینی مکانی فرسایش خندقی با استفاده از مدل‌هایی که مبتنی بر حساسیت به فرسایش خندقی هستند و منجر به تهیه نقشه‌های خطر فرسایش می‌شود، مناسب‌ترین راهکار برای برنامه‌ریزی مدیریت اراضی در حوزه‌های آبخیز برای جلوگیری از فرسایش خندقی است. در صورت وجود نقشه پهنه‌بندی فرسایش خندقی در حوزه‌های آبخیز، می‌توان علاوه بر جلوگیری از هزینه‌های بالا به منظور کنترل فرسایش خندقی، خسارات اقتصادی و اجتماعی را از طریق اقدامات و راهکارهای مناسب کنترل کرد. با توجه به مدل‌ها و روابط موجود، می‌توان نتیجه گرفت که بیشترین تلاش‌ها در مدل‌سازی فرسایش خندقی بر مکان‌یابی خندق‌ها و همچنین پیش‌بینی احتمال یا عدم احتمال وقوع خندق متمرکز شده ‎اند. به طوری که به دلیل متغیر بودن عوامل مؤثر بر فرسایش خندقی، تنها بخشی از عوامل مؤثر بررسی شده‌اند. هدف از تحقیق حاضر، تعیین مهم‌ترین عوامل مؤثر بر فرسایش خندقی و اولویت‌بندی عوامل و در نهایت پهنه‌بندی نقاط خندقی و حساسیت به خندق در حوزه آبخیز سد مارون است.
مواد و روش‌ها: حوزه آبخیز مارون در دامنه‌های جنوبی و جنوب غربی زاگرس میانی واقع شده است. مساحت این حوزه آبخیز ۳۸۳۷ کیلومتر مربع، حداکثر ارتفاع از سطح دریا ۳۴۲۰.۳ متر و حداقل آن ۳۷۲.۸ متر است. میانگین بارندگی سالانه ۸۱۵ میلی‌متر، میانگین دمای بلندمدت سالانه در ایستگاه‌های معرف دشت‌ها ۱۹ و ایستگاه‌های واقع در ارتفاعات ۱۶ درجه سانتی‌گراد است. بر اساس سیستم دومارتن، نوع آب و هوا مدیترانه‌ای تا نیمه‌خشک است. به‎طور خلاصه، تحقیق حاضر به شرح زیر انجام شد: ۱) انتخاب منطقه، تهیه نقشه پراکندگی وقوع خندق (متغیر وابسته) و تقسیم تصادفی آن به دو دسته آموزشی یا واسنجی (۷۰ درصد) و پیش‌بینی (۳۰ درصد)، ۲) تهیه نقشه‌های ۲۳ عامل مؤثر (متغیرهای مستقل)، ۳) انتخاب عوامل مؤثر با استفاده از آزمون هم راستایی بین عوامل مؤثر و وقوع خندق‌ها، ۴) اجرای مدل، ۵) اعتبارسنجی و ارزیابی مدل و ۶) تهیه نقشه پهنه‌بندی حساسیت به فرسایش خندقی.
در این پژوهش، ابتدا به ‎وسیله سامانه موقعیت‌یاب جهانی، موقعیت ­های خندق‌های ایجاد شده در حوزه آبخیز سد مارون (تخت دراز) ثبت شدند و سپس با انتقال موقعیت‌های جغرافیایی، خندق‌ها به روی تصاویر گوگل ارث محدوده‌های آبکندی ترسیم شدند. بر اساس توابع تبدیل، محدوده‌های خندق به نقاط آبکندی تبدیل شدند و به‎ منظور آماده‌سازی داده‌ها برای وورد به فرایند مدل سازی نقاط ثبت شده در قالب دو دسته داده‌های آموزشی (70 درصد) و آزمایشی (30 درصد) به‌ترتیب به‌منظور واسنجی و اعتبارسنجی مدل‌ها تقسیم ‌شدند. بر اساس منابع علمی و شرایط حوزه آبخیز، 23 عامل مؤثر بر وقوع فرسایش آبکندی براساس شناسایی شدند و نقشه هر کدام از عوامل تهیه شد. وزن این عوامل بر اساس نسبت فراوانی (FR) تعیین و همبستگی عوامل مؤثر با استفاده از آزمون هم‌خطی بررسی شد. در مرحله بعد، سه مدل حداکثر آنتروپی، دمپسترشفر و وزن شاهد با استفاده از داده‌های وزنی عوامل موثر و داده‌های آموزشی و آزمایشی مکانی پراکنش آبکندی مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفتند. نقشه پهنه‌بندی فرسایش آبکندی برای هر کدام از مدل‎ ها تهیه و سپس بر اساس داده‌های اعتبارسنجی مدل بهینه انتخاب شد. آزمون جک‌نایف و منحنی مشخصه عملکرد (ROC) به‏‌ترتیب برای تعیین آستانه‌های عوامل موثر در رخداد فرسایش خندقی و ارزیابی کارآمدی مدل‌های مورد بررسی استفاده شدند.
یافته‌ها: نسبت فراوانی خندق در طبقه متوسط تا خیلی زیاد بیشتر از دو روش دیگر بود و بر اساس شاخص سطح سلول هسته طبقات، طبقه خیلی کم تا کم بیشترین میزان را داشت. نتایج اعتبارسنجی هر سه مدل حداکثر آنتروپی، دمپستر شفر و وزن شاهد بر اساس شاخص سطح زیر منحنی نشان دادند که به ‎ترتیب سطوح زیر منحنی در روش‌های ذکر شده به میزان 0/85، 0/81 و 0/78 بودند که دقت بالاتر مدل حداکثر آنتروپی نسبت به روش دمپسترشفر و وزن شاهد را نشان می دهد. همچنین، روش وزن شاهد کمترین دقت را میان روش‌های مورد بررسی داشت. به ‎طور کلی، هر سه مدل دارای درصد قابل قبولی از مساحت زیر منحنی بودند که این مسئله نشان دهنده عملکرد بالای هر سه مدل در منطقه است. پارامترهای کاربری اراضی و زمین‌شناسی با سهم مشارکت 24 و 18 درصد بیشترین سهم مشارکت را در رخداد فرسایش آبکندی داشتند. سهم‎ های عوامل فاصله از شبکه زهکشی، نوع خاک، فاصلی از آبراهه، ارتفاع از سطح دریا، مساحت حوضه، بارش، بافت سطحی، تراکم زهکشی، اقلیم، شیب، شاخص تفاوت پوشش گیاهی، طول شیب، سایه روشن، شاخص قدرت جریان، شاخص طبقه بندی انحناء، شاخص رطوبت توپوگرافی، وجه شیب، شاخص همگرایی، انحناء نیمرخ، انحناء دامنه و شاخص انحناء به ترتیب 17، 10، 5/2، 5، 4، 3، 2/7، 2، 1/3، 1/3، 1/1، 0/75، 0/64، 0/36، 0/27، 0/26، 0/09، 0/05، 0/03، 0 درصد بودند.
نتیجه‌گیری: فرسایش آبکندی از مهمترین مخاطرات طبیعی در حوضه آبخیز سد مارون است که مستلزم توجه به مسائل حفاظت خاک و مهار فرسایش آبکندی است. در این راستا، یکی از اقدامات اولیه و مورد نیاز برای تعیین پهنه‌های حساس به فرسایش و مهار و اجرای اقدامات مدیریتی مناسب، تهیه نقشه فرسایش آبکندی است. به این منظور، از روش‌ها و مدل‌های مختلف وزن شاهد، مدل دمپسترشفر و روش آنتروپی به‎منظور تهیه نقشه حساسیت فرسایش آبکندی استفاده شد. در مجموع، 23 پارامتر مؤثر در فرسایش آبکندی در سطح حوزه آبخیز شناسایی و به‎عنوان متغیر مستقل برای پیش بینی فرسایش آبکندی استفاده شدند. نتایج عوامل مؤثر بر فرسایش آبکندی نشان دادند که عامل سنگ‌شناسی دارای بیشترین تاثیر بر سطح زیر منحنی بود. نتایج حاصل از تعیین وزن پارامترها نشان دادند که پارامترهای مختلف دارای میزان مشارکت متفاوت در وقوع فرسایش آبکندی بودند و پارامترهای کاربری اراضی، زمین‌شناسی با سهم مشارکت 24 و 18 درصد بیشترین سهم مشارکت را در رخداد فرسایش آبکندی داشتند. به‎طور کلی، با توجه به دقت بالای نقشه حساسیت فرسایش آبکندی حاصل از مدل حداکثر آنتروپی می‌توان از آن برای انجام اقدامات مدیریتی مناسب برای جلوگیری از پیشروی و مهار فرسایش خندق در مناطق خیلی حساس استفاده نمود.