جغرافیا و روابط انسانی

جغرافیا و روابط انسانی

ارزیابی پتانسیل فرسایش خاک در سطح حوضه آبریز فیروزآبادچای با استفاده از شاخص های ژئومورفیک و منطق فازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 استاد گروه جغرافیایی طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
3 دانشیار گروه آبخیزداری و مرتع، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
چکیده
فرسایش خاک جزو مهم‌ترین فرایندهای ژئومورفولوژیکی سطح زمین به‌شمار می‌رود که با دخالت‌ انسان آهنگ پرشتابی به خود گرفته است. این فرایند باعث خسارت‌های متعدد نظیر از بین رفتن خاک‌های حاصلخیز، تخریب زیرساخت‌ها و پر شدن سدها می‌شود. در ارزیابی فرسایش خاک می‌بایست فاکتورهای متعددی به صورت ترکیبی و یکپارچه استفاده شوند. در این رابطه، در حوضه‌های فاقد آمار یا با آمار محدود می‌توان از مجموعه‌ای از شاخص‌های ژئومورفولوژیکی در ترکیب با سایر شاخص‌ها استفاده کرده و پتانسیل فرسایش را مورد ارزیابی قرار داد. در پژوهش حاضر پتانسیل فرسایش حوضه آبریز فیروزآبادچای واقع در استان اردبیل مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این رابطه از تعداد 13 شاخص عمدتا ژئومورفولوژیکی استفاده شد. به‌منظور ترکیب و روی‌هم‌گذاری لایه‌ها از منطق فازی در بستر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) استفاده گردید. نتایج نشان‌دهنده پتانسیل بالای فرسایش خاک در سطح حوضه آبریز فیروزآباد می-باشد. عوامل متعددی در فرسایش‌پذیری خاک‌های حوضه موثرند که در این زمینه می‌توان به رخنمون وسیع سازندهای آبرفتی کواترنری، مارن‌های ژیپس‌دار، لاهار و خاکسترهای آتشفشانی، پوشش گیاهی ضعیف، غلبه شیب‌های تند، تراکم زهکشی بالا و وجود آبراهه‌های متعدد، مقادیر بالای عدد ناهمواری و دامنه‌های طولانی اشاره نمود. در پهنه‌هایی از حوضه مطالعاتی که چندین فاکتور موثر بر فرسایش از شرایط مساعدی برخوردارند میزان فرسایش تشدید شده است. در این رابطه، می‌توان به زیرحوضه‌های مرکزی حوضه مطالعاتی اشاره نمود که به دلیل وجود سازندهای آبرفتی و مارنی، پوشش گیاهی ضعیف، شیب زیاد، تراکم زهکشی بالا و چندین عامل دیگر جزو پهنه‌های بحرانی حوضه به‌شمار می‌روند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of Soil Erosion Potential in the Firouzabadchay Catchment Area using Geomorphic Indicators and Fuzzy Logic

نویسندگان English

Elhameh Ebadi 1
Fariba Esfandyari 2
Sayyad Asgari 2
Raoof Mostafazadeh 3
1 phd student of geomorphology, Faculty of Social Sciences,University of Mohaghegh Ardabili , Ardabil, Iran.
2 Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili , Ardabil, Iran.
3 Associate Professor, Department of Watershed and Rangeland, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili , Ardabil, Iran.
چکیده English

Soil erosion is one of the most important geomorphological processes on the earth's surface, which has accelerated due to human intervention. This process causes many damages such as loss of fertile soils, destruction of infrastructure and filling of dams. In the assessment of soil erosion, several factors should be used in a combined and integrated manner. In this regard, in basins without data or with limited data, a set of geomorphological indicators can be used in combination with other indicators and the erosion potential can be evaluated. In the current research, the erosion potential of Firouzabadchay catchment area located in Ardabil province has been evaluated. In this regard, 13 indicators, mainly geomorphological, were used. In order to combine and overlapped the layers, fuzzy logic was used in the context of the geographic information system (GIS). The results show the high potential of soil erosion in the surface of the Firozabad catchment area. Several factors are effective in the erodibility of the basin's soils, which in this context can be the wide outcrop of Quaternary alluvial formations, gypsum marls, lahar and volcanic ash, weak vegetation, predominance of steep slopes, high drainage density, existence of numerous streams, high values of roughness number and long slopes. In zones of the study basin where several factors affecting erosion have favorable conditions, the rate of erosion has intensified. In this regard, we can mention the central sub-basins of the study basin, which are among the critical areas of the basin due to the presence of alluvial and marl formations, weak vegetation, high slope, high drainage density and several other factors.

کلیدواژه‌ها English

Erosion
Geomorphology
GIS
Fuzzy logic
Firouzabadchay catchment
  • حسینی، سیده مطهره؛ مساعدی، ابوالفضل؛ گلکاریان، علی؛ ناصری، کمال­الدین. 1394. مدل‌سازی برخی از عوامل موثر بر فرسایش شیاری با استفاده از منطق فازی. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، دوره 22، شماره 4، صص 120-103.
  • رحمتی، فاطمه؛ رضائی­مقدم، محمدحسین؛ نیکجو، محمدرضا. 1400. بررسی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر فرسایش و سیل‌خیزی حوضه سقز قبل و بعد از احداث سد شهید کاظمی با استفاده از مدل ArcSWAT. جغرافیا و روابط انسانی، دوره 4، شماره 1، شماره پیاپی 13، صص 144-127.
  • رضایی مقدم، محمدحسین؛ رجبی، معصومه؛ دانشفراز، رسول؛ خیری زاده، منصور. 1395. پهنه­بندی و بررسی اثرات مورفولوژیکی سیلاب­­های رودخانه زرینه­رود (از ساری­قمیش تا سد نوروزلو). جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره هفدهم، صص 20-1.
  • عرفانیان، مهدی؛ قهرمانی ساعتلو، پریسا؛ سعادت، حسین. 1393. ارزیابی خطر فرسایش خاک با استفاده از یک مدل فازی در آبخیز قرناوه گلستان. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد بیست و یکم، شماره ششم، صص 135-154.
  • مددی، عقیل؛ بلواسی، ایمانعلی. 1397. ارزیابی خطر فرسایش خاک با استفاده از مدل منطق فازی در حوضه ی آبریز سیمره چنار. نشریه پژوهش های فرسایش محیطی » (پیاپی 30)، تابستان 1397 شماره2، صص 83-62.
  • Bagarello V. and Ferro V. 2010. Analysis of soil loss data from plots of differing length for the Sparacia experimental area, Sicily, Italy. Biosystems Engineering, [online]. 105(3), 411-422.
  • Bakimchandra, Oinam. 2011. Integrated Fuzzy-GIS approach for assessing regional soil erosion risks. Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart.
  • Bizzi, S and Lerner, D. N. 2015. The use of stream power as an indicator of channel sensitivity to erosion and deposition processes. River Research and Applications, Vol. 31, pp. 16-27.
  • Cornelis, W.M. 2006. Hydroclimatology of wind erosion in arid and semiari environments. Chapter 9. PDryland Ecohydrology, D´Odorico and A. Porporato (eds.), 141-159. Springer. Printed in the Netherlands.
  • Dattawadkar, D. J and Vani, S. B. 2021. A Review on Fuzzy Based Flood Warning Expert System using IoT and LoRa Technology. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume: 08 Issue: 03, pp. 1601-1603.
  • Dung, Nguyen Ba., Minh, Dang Tuyet., Ahmad, Adeel., Long, Nguyen Quoc. 2020. The Role Of Relative Slope Length In Flood Hazard Mapping Using Ahp And Gis (Case Study: Lam River Basin, Vietnam). Geography, Environment, Sustainability, Vol.13, No 2, p. 118-126.
  • 2020. ArcGIS Desktop Help.
  • Fauzi, Manyuk., Suprayogi, Imam., Sutikno, Sigit., Sandhyavitri, Ari., Riyawan, Eko. 2017. Development of erosion risk map using fuzzy logic approach. MATEC Web of Conferences , 04021 (2017).
  • Gajbhiye, Sarita., Mishra, S. K., Pandey, Ashish. 2014. Prioritizing erosion-prone area through morphometric analysis: an RS and GIS perspective. Appl Water Sci (2014) 4:51–61.
  • García, Marcelo H. 2008. Sedimentation Engineering: Processes, Measurements, Modeling, and Practice. Published by American Society of Civil Engineers (ASCE).
  • Gilley J.E, Finkner S.C., Varvel G.E. 1987. Slope Length and Surface Residue Influences on Runoff and Erosion. Biological Systems Engineering: Papers and Publications, 148-152.
  • Godone, Danilo; Stanchi, Silvia. 2011. Soil erosion studies. Published by InTech
  • Hellin, Jon. 2006. Better land husbandry, from soil conservation to holistic land management. Science Publishers. 315p.
  • Iwahashi, J., and R. J. Pike. 2007. Automated classifications of topography from DEMs by an unsupervised nested-means algorithm and a three-part geometric signature. Geomorphology, Vol. 86, pp. 409–440.
  • Kumar, Suresh; Gupta, Surya. 2016. Geospatial approach in mapping soil erodibility using CartoDEM – A case study in hilly watershed of Lower Himalayan Range. J. Earth Syst. Sci., DOI 10.1007/s12040-016-0738-2, 125, No. 7, pp. 1463–1472.
  • Lal, R., Ahmadi, M. and Bajracharya. R. M. 2000. Erosional impacts on soil properties and corn yield on alfisols in central Ohio. Land Degradation and Development. 11: 575-585.
  • Lee S. 2007. Application and verification of fuzzy algebraic operators to landslide susceptibility mapping. Environ Geol 52, pp: 615–623.
  • Li, Q. 2013. Fuzzy approach to analysis of flood risk based on variable fuzzy sets and improved information diffusion methods. Natural Hazards and Earth System Sciences., 13, 239–249.
  • Liu, Jian Guo., Mason, Philippa J. 2009. Essential image processing and GIS for remote sensing. John Wiley & Sons. 443p.
  • Luca, Federica; Conforti, Massimo; Robustelli, Gaetano. Comparison of GIS-based gullying susceptibility mapping using bivariate and multivariate statistics: Northern Calabria, South Italy. Geomorphology, 134: 297-308.
  • Morgan, R. P. C. 2005. Soil erosion and conservation, third edition. Blackwell Publishing.
  • Nandalal, H.K; Ratnayake, U.R. 2011. Flood risk analysis using fuzzymodels. Journal of Flood Risk Management, 4: 128–139.
  • Nisar Ahmad, T.R., Gopal Rao, K., Murthy, J.S.R. 2000. Fuzzy class membership approach to soil erosion modelling. Agricultural Systems 63, 97–110.
  • Norman, D. and Douglas, M. 1994. Farming Systems Development and Soil Conservation. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy.
  • Tesema, Tesfu Abebe. 2022. Erosion hotspot mapping using integrated morphometric parameters and Land use/land cover of Jigjiga Watershed, Ethiopia. Heliyon 8.
  • Vrieling, A., de Jong, S.M., Sterk, G., and Rodrigues, S.C. 2008. Timing of erosion and satellite data: a multi-resolution approach to soil erosion risk mapping. Inter. J. Appl. Earth Observ. Geoinf, 10: 267–281.
  • Vrieling, A., Sterk, G., and Vigiak, O. 2006. Spatial evaluation of soil erosion risk in the West Usambara Mountains, Tanzania. Land Degradation and Development, 17: 301-319.
  • Wang, Zhao-Yin; Lee, Joseph H. W; Melching, Charles S. 2015. River dynamics and integrated river management. Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
  • Wei, W.; Chen, L.; Fu, B.; Huang, Z.; Wu, D. & Gui, L. (2007). The effect of land uses and rainfall regimes on runoff and soil erosion in the semi-arid loess hilly area, China. Journal of hydrology, 335, 247-258.
  • Wu, Q., and Wang, M. 2007. A framework for risk assessment on soil erosion by water using an integrated and systematic approach. J. Hydrol, 337: 11-21.
  • Yokoyama, Ryuzo & Pike, Richard J. 2002. Visualizing Topography by Openness: A New Application of Image Processing to Digital Elevation Models, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing(68), No. 3, March 2002, pp. 257-266.
  • Yongmei D., Xihuan S., Xianghong G., Shijun N. & Juanjuan M. 2011. Analysis of Slope Length on Water Soil Erosion. International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks, CECNet. [online] 2943-2946, DOI: 10.1109/CECNET.2011.5769391.
  • Zhang, X., Yang, X., Li, Y., He, X., Lv, G., Yang, J. 2017. Influence of edaphic factors on plant distribution and diversity in the arid area of Xinjiang, Northwest China. Arid Land Research and Management, Vol. 32, Issue 1, 38-56.
دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 25
تابستان 1403
صفحه 178-185

  • تاریخ دریافت 20 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 21 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 01 مرداد 1403