Journal of Watershed Management Research

fa پیش بینی مکانی فرسایش خندقی در حوزه آبخیز سد مارون prediction of gully erosion in the Maroon Dam watershed فرسايش خاک و توليد رسوب فرسايش خاک و توليد رسوب پژوهشي Research 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 می‌باشند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، ابتدا به وسیله سامانه موقعیت‌یاب جهانی، موقعیت 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. براساس توابع تبدیل محدوده‌های خندق به نقاط آبکندی تبدیل شدند و به منظور آماده‌سازی داده‌ها برای وورد به فرایند مدلسازی 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 شدند. 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 تهیه و سپس بر اساس داده‌های اعتبارسنجی مدل بهینه انتخاب شد. از آزمون جک‌نایف و منحنی مشخصه عملکرد (ROC) به ‌ترتیب برای تعیین آستانه‌های عوامل موثر در رخداد فرسایش خندقی و ارزیابی کارآمدی مدل‌های مورد بررسی استفاده شدند. یافته‌ها: نتایج نشان دادند که نسبت فراوانی خندق در طبقه متوسط تا خیلی زیاد بیشتر از دو روش دیگر بوده است  و بر اساس شاخص سطح سلول هسته طبقات طبقه خیلی کم تا کم بیشترین میزان را داشته است. نتایج اعتبار سنجی هر سه مدل حداکثر آنتروپی، دمپستر شفر و وزن شاهد بر اساس شاخص سطح زیر منحنی نشان داده است که به ترتیب سطح زیر منحنی در روش‌های ذکر شده به میزان 85/0، 81/0 و 78/0 بوده است که نشان دهنده دقت بالاتر مدل حداکثر آنتروپی نسبت به روش دمپسترشفر و وزن شاهد بوده است همچنین روش وزن شاهد کمترین دقت را میان روش‌های مورد بررسی داشته است. به طورکلی 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. نتایج نشان داد که پارامترهای کاربری اراضی و زمین‌شناسی با سهم مشارکت 24 و 18 درصد بیشترین  سهم مشارکت را در رخداد فرسایش آبکندی داشته‌اند. سهم 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، 2/5، 5، 4، 3، 7/2، 2، 3/1، 3/1، 1/1، 75/0، 64/0، 36/0، 27/0، 26/0، 09/0، 05/0، 03/0، 0 درصد بوده است. 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. بدین منظور از روش‌های و مدل‌های مختلف وزن شاهد، مدل دمپسترشفر و روش آنتروپی به منظور تهیه نقشه حساسیت فرسایش آبکندی استفاده شده است. 23 پارامتر مؤثر در فرسایش آبکندی در سطح حوزه آبخیز شناسایی و به عنوان متغیر مستقل برای پیش بینی فرسایش آبکندی استفاده شد. نتایج عوامل مؤثر بر فرسایش آبکندی نشان داد که عامل سنگ‌شناسی دارای بیشترین تاثیر بر سطح زیر منحنی بوده است. نتایج حاصل از تعیین وزن پارامترها نشان داد که پارامترهای مختلف دارای میزان مشارکت متفاوت در وقوع فرسایش آبکندی هستند به طوری که پارامترهای کاربری اراضی، زمین‌شناسی با سهم مشارکت 24 و 18 درصد بیشترین سهم مشارکت را در رخداد فرسایش آبکندی داشته است. به طور 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.     Extended Abstract Introduction and Objective: Soil erosion is one of the most serious environmental and serious threats to agricultural lands and natural areas. Among the various forms of soil erosion, gully erosion is the most dominant process of land degradation and an advanced form of soil erosion. therfore identifying effective factors and predicting areas susceptible to gully erosion are key factors for land management and planning. Materials and Methods: In this study, first, the location of the gullys created in the Maroon Dam watershed was recorded using a global positioning system, and Google Earth images. Based on gully polygons were converted to the points. then recorded points were divided into two groups of training data (70%) and experimental data (30%) for the purpose of calibration and validation of the models, respectively. Based on scientific sources and watershed conditions, 23 factors affecting the occurrence of gully erosion were identified and a map of  all factors were prepared. The weight of these factors were determined based on the frequency ratio (FR). Correlation relationship among factors were examined using the collinearity test. In the next step, three models of maximum entropy, Dempster-Schaffer and weight of evidence were calibrated and validated using the weighted data of the effective factors and the training and experimental spatial data of ditch distribution. A ditch erosion zoning map was prepared for each model and then the optimal model was selected based on the validation data. The jackknife test and Operating Characteristic (ROC) curve were used to determine the thresholds of the factors affecting the occurrence of gully erosion and to evaluate the efficiency, respectively. Findings: The results showed that the ratio of gully frequency in very high class has the highest amount based on the cell area index. The validation results in maximum entropy, Dempster-Shaffer and weight of evidence models based on the ROC index WERE 0.85, 0.81 and 0.78, respectively, which indicates a higher accuracy of the maximum entropy model than the Dempster-Shaffer and weight of evidence methods. Also, the weight of evidence method had the lowest accuracy among the studied methods. In general, all three models had an acceptable percentage of ROC, which indicates the high performance of all three models. The results showed that land use and geological parameters had the highest contribution in occurrence of gully erosion with a contribution of 24 and 18 percent. Conclusion: Gully erosion is one of the most important natural hazards in the Maroon Dam watershed, which requires attention to soil conservation and gully erosion control issues. In this regard, one of the initial and required measures to determine sensitive areas and control and implement appropriate management measures is to prepare a gully erosion map. For this purpose, different methods and models of weight of evidence, Dempster-Shaffer model and entropy method have been used to prepare a gully erosion sensitivity map. 23 parameters effective in gully erosion at the watershed level were identified and used as independent variables to predict gully erosion. The results of the factors affecting gully erosion showed that the lithological factor had the greatest impact on the ROC. different parameters have different levels of participation in the occurrence of gully erosion, so that land use and geology parameters with a contribution of 24 and 18 percent had the highest contribution to the occurrence of gully erosion. In general, high accuracy of the gully erosion sensitivity map obtained from the maximum entropy model, that can be used to take appropriate management measures to prevent of gully erosion in very sensitive areas. Keywords: Takht Daraz Watershed, Kohgiluyeh & BoyerAhmad Province, Erosion, Model, Entropy, Zoning     حوزه آبخیز تخت دراز, استان کهگیلویه و بویراحمد, فرسایش, مدل باور, وزن شاهد, آنتروپی, پهنه بندی Takht Daraz Watershed, Kohgiluyeh &,,,,,,, BoyerAhmad Province, Erosion, Model, Entropy, Zoning 0 0 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1914-1&slc_lang=fa&sid=1 majid khazaei مجید خزائی m.khazaei@areeo.ac.ir 100319475328460015628 100319475328460015628 Yes Kohgiluyeh & Boyerahmad Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kohgiluyeh & Boyerahmad, Iran. مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان ‌کهگیلویه و بویراحمد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یاسوج، ایران، Korush Shirani2 کورش شیرانی k_sh424@yahoo.com 100319475328460015629 100319475328460015629 No Water and Soil Conservation Department, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), 2- : دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران iman saleh ایمان صالح khazayi64@gmail.com 100319475328460015630 100319475328460015630 No Kohgiluyeh & Boyerahmad Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kohgiluyeh & Boyerahmad, Iran. مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان ‌کهگیلویه و بویراحمد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یاسوج، ایران،