بخشی از مقاله
-1 مقدمه
فرسایش خندقی از دو نظر در بین انواع فرسایش آبی اهمیت دارد. اول این که تحقیقات کمی درباره آن صورت گرفته و کمبود دادهها درباره آن احساس میشود؛ زیرا تحقیقات زیادی درباره فرسایش پاشمانی و سطحی و شیاری در چند دهه اخیر صورت گرفته است و دلیل آن نیز گسترش و ارائه مدلهای فرسایش برای برآورد فرسایش شیاری و بینشیاری، RUSLE,USEL,MUSEL,WEPP و ... است. دوم اینکه فرسایش خندقی چندین برابر فرسایش سطحی تولید رسوب دارد که برای مخازن سدهای احداثشده، هدر رفت خاک حاصلخیز تولیدشده و رسوبگذاری رودخانهها بسیار مهم است
از مجموع تعاریف ارائهشده از خندق میتوان اینگونه برداشت کرد که عمق و عرض خندق میتواند بیش از 30 سانتیمتر تا چندین متر و طول آن نیز تا صدها متر باشد. مقطع ارضی خندقها در اراضی سست U شکل و در اراضی سخت V شکل است
در مقایسه با آبراهههای رودخانههای پایدار که پروفیل آنها به نسبت صاف، طویل و مقعر است، خندق با ویژگیهایی مشخص میشود که از جمله آنها وجود دیواره عمودی در پیشانی خندق و پلههای مختلف یا نقاط گودشده در طول مسیر است
در منطقه مورد مطالعه، فرسایش خندقی به عنوان نوع ویژهای از فروسانی زمین باعث تلف شدن خاک، آشفتگی در جریان روانابها، رسوبگذاری در بستر رودخانهها، کاهش در بازدهی تولیدات کشاورزی، خسارت به جادهها و مزارع و همچنین گاه موجب وارد آمدن خسارت زیاد به سازههای انسانی در نواحی نفتشهر شده است و در بیشتر موارد نیز تأسیسات انسانی یادشده عامل پدیدآمدن و فعال شدن فرسایش خندقی در منطقه میشود.
در بیشتر تحقیقات انجامشده در رابطه با فرسایش خندقی بیشتر بر اندازهگیریهای کمی و برآوردهای رسوب در حوضهها ناشی از عملکرد این نوع فرسایش تأکید شده است، اما در این تحقیق هدف شناسایی مناطق مستعد خندقزایی با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی و لایههای رستری - Bayer et al.,2015 - ، به عنوان ابزاری برای شناسایی مناطق مستعد خندق در حوضه نیان است.
حوضه مورد مطالعه در جنوب-غربی شهرستان گیلانغرب در محدوده ارتفاعی بین 114 تا 1274 متری از سطح دریا هکتار قرار دارد - شکل. - 1 از نظر زمینشناسی دارای تشکیلات آهک گورپی و پابده در ارتفاعات و سازندهای آغاجاری، گچساران و کنگلومرای بختیاری در کوهپایهها و در محدوده دشتسرها و مراکز حوضه متشکل از سازند کواترنری است.
شکل.1 موقعیت منطقه مورد مطالعه
-2 مواد و روشها
در گام نخست پس از بازدیدهای میدانی، لایههای رقومی ارتفاعی منطقه فراهم شد. در ادامه لایههای شیب، جهت شیب، انحنای زمین، لیتولوژی، فاصله از جاده و آبراهه و کاربری اراضی تولید شدند. از دستگاه GPS برای برداشت موقعیت خندقهای منطقه استفاده شد. از نرمافزارهای Google earth, Arc GIS, Excel استفاده شده است. لایه توزیع مکانی شاخص توان آبراههای - SPI - با استفاده از نرم افزار ادریسی تهیه گردید. این شاخص نسبت بین مساحت بالادست یک نقطه و شیب زمین در بالادست آن را به گونهای نشان میدهد. شاخص مورد نظر از طریق توابع موجود در Arc GIS و با داشتن Accumulation sin a محاسبه میشود.
لایه انحنای شیب زمین تغییرات گرادیان ارتفاعی و تأثیر این تغییرات در خندقزایی منطقه مطالعاتی نشان میدهد. لایه انحنای شیب در جهت عمود بر منحنیهای تراز در پنج کلاس مختلف از مقادیر منفی تا مثبت -1/24 - تا - +1/16 تشکیل شده بود. لایه انحنای شیب افقی نیز وضعیتی مشابه لایههای قبلی است. محدوده کاربری اراضی منطقه با استفاده از نرمافزار ENVI و با روش SVM تهیه شد و به پنج نوع کاربری - زمینهای بایر، مرتع، اراضی مرتع-دیم، زمینهای کشاورزی و جنگل تقسیم شدند. به منظور اطلاع از نقش فاصله از عوارض خطی در ایجاد خندق اقدام به تهیه نقشه فاصله از جاده و آبراهه گردید.
-3 نتایج و بحث
شاخص توان آبراههای براساس مدل رقومی ارتفاعی منطقه و با استفاده از توابع موجود در ArcToolbox ترسیم شد. این لایه در تحلیلگر مکانی فراخوانی شد و عملیات ریاضی بر روی آنها اعمال شد در موقعیتی که زمین حالت مقعر و شیب بیشتری دارد، ارزش مکانی نیز بزرگتر خواهد بود. بر حسب شناخت از منطقه و پژوهشهای پیشین، نقاطی که دارای ارزش مکانی 6 تا 9 بود با اعمال شروط منطقی - جدول شماره - 1 از رستر اولیه محاسبه شد
شکل.2 نقشه نقاط SPI براساس شرط اول
شکل .3 نقشه نقاط SPI براساس شرط دوم
شکل.4 نقشه نقاط SPI براساس شرط سوم
جدول.1 شروط و تعداد نقاط SPI برای حوضه نیان
-3-1 وزندهی
نقاط SPI تولیدشده در مراحل قبلی با لایههای اطلاعاتی فراهمشده همپوشانی شدندو توزیع نقاط در کلاس هر لایه در اینجا مدنظر قرارگرفته شده. تعداد نقاط واقع در کلاسهای مختلف و مساحت کلاس به نرمافزار اکسل منتقل و وزنهای مثبت و منفی در هر لایه محاسبه شد. از میان کلاسها، کلاس موثر در ایجاد خندق به کمک رابطه شماره 1 تعیین گردید. بزرگترین مقدار به دست آمده از این نسبت به عنوان شاخص تعیینکننده کلاس یا طبقه موثر در هر لایه انتخاب میشود.
:ST مساحت کل هر لایه مورد بررسی؛ :Sd مساحت هر کلاس از لایه مورد بررسی؛:SPI t تعداد کل نقاط؛ :SPI d تعداد نقاط موجود در هر کلاس؛ :+w وزن مثبت؛ :_w وزن منفی.
با همپوشانی لایههای اطلاعاتی با نقاط SPI ستون جدیدی به جدول توصیفی اضافه شد و در این ستون تعداد نقاط SPI داخل هر کلاس از لایهها درج شده است. برای شرط اول 196 نقطه SPI تولید شد که به طور نابرابری در کلاسهای مختلف قرار گرفتند. طبقه شیب 2/21 تا 3/96 میزان نسبتC/S در آن 9/321 است. این نسبت مربوط به نقاط SPI تولیدشده با شرط اول است که از مجموع 196 نقطه 104 نقطه آن درون این طبقه قرار دارد. بر این اساس 374/024 کیلومترمربعاز منطقه از این وِیژگی برخوردار است.
به طور کلی انحنای زمین بین مقادیر مثبت - محدب - و منفی - مقعر - و صفر - تخت - در نوسان است. در لایه انحنای عمودی موثرترین کلاس -0/03 - تا - -0/31 از انحنای مقعر زیادی برخوردار است. درحالیکه در لایه انحنای زمین موازی با محورهای تراز، موثرترین کلاس 0/24 - تا - 0/03 دارای انحنای نزدیک به صفر است. در لایه کاربری نیز کلاس مورد نظر بر اساس معیار نسبت C/S مشخص شد. موثرترین کلاس در اینجا اراضی دیم بوده است. از مجموع197 نقطه 108 نقطه در این کلاس قرار گرفتهاند. در لایه فاصله از آبراههها و جاده موثرترین کلاس به ترتیب در فاصله 2756/34 - 197/023 متر و 463/12-0 متر واقع شده است. در لایه لیتولوژی جنس آهک-مارن به عنوان موثرترین لایه به دست آمد.
جدول.2 عوامل موثر در ایجاد خندق در منطقه مطالعاتی
-3-2 آزمون نقاط SPI مدلسازی شده
پس از همپوشانی لایههای نقاط توان آبراههای با لایههای بیانشده در بالا، کلاسی از هر لایه که در ایجاد فرسایش خندقی موثر است، شناسایی شد. هر کدام از کلاسها در قالب جدول شماره 2 آمده است.
