الگوی مکانی تولید رسوب با استفاده از مدل ساختاری اتصال رسوب در حوضه آبخیز طالقان، ایران

امروزه با توجه به اهمیت رسوبات در حوضه ها، مدیریت جامع حوضه های آبخیز کشور نیازمند چارچوبی مشخص در برنامه ریزی های مربوط به پایش و کنترل رسوبات می باشد. یکی از موثرترین روش ها، استفاده از شاخص اتصال رسوبی (IC) است. فرایند اتصال یک مفهوم نوظهور برای درک بهتر از فرآیندهای رخ داده در سطح حوضه آبخیز است که بر جریان آب و حرکت رسوب در مقیاس های مکانی - زمانی مختلف تاثیر می گذارند. این شاخص درجه اتصال جریان رسوب در سرتاسر آبخیز مخصوصا بین منبع رسوب و منطقه پایین دست را تبیین کرده و به نوعی بیانگر نسبت تحویل رسوب می باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی اتصال رسوب در آبخیز طالقان استان البرز در قالب استخراج نقشه شاخص اتصال رسوب و نیز صحت سنجی نتایج با بازدیدهای میدانی صورت گرفته است. 

روش پژوهش:

 در این پژوهش به منظور بررسی الگوی مکانی تولید رسوب در حوضه، از روش ارایه شده توسط بورسلی و همکاران و تعریف شاخص اتصال (IC) نقشه اتصال رسوبی حوضه استخراج گردید. بدین منظور ابتدا داده های توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاعی 30 متر و داده های پوشش گیاهی در دو دقت مکانی 10 و 30 متری به ترتیب با تصاویر Sentinel-2A  و Landsat 8 تهیه و با استفاده از لایه های اطلاعاتی از جمله میانگین تندی شیب، میانگین عامل وزنی و سطح مشارکتی مقادیر جزء فراشیب مسیر شروع جریان در انتقال رسوب محاسبه گردید. سپس با استفاده از لایه های طول مسیر به سمت پایین دست، عامل وزنی هر سلول و درنهایت تندی شیب هر سلول، جزء فروشیب در شبکه اتصال رسوبی محاسبه و با مرجع قرار دادن خروجی آبخیز در محیط نرم افزار ArcGIS 10-2-2 شاخص اتصال برای تمام پیکسل ها محاسبه و نقشه اتصال رسوبی ترسیم گردید. محدوده IC از (∞- تا ∞+) است و هنگامی که IC به سمت ∞+ سیر می کند، اتصال افزایش می یابد و در نهایت بمنظور ارزیابی نتایج مدل، شاخص اتصال میدانی (FIC) در 30 نقطه از سطح حوضه اجرا و همبستگی بین شاخص IC و FIC در این نقاط مورد ارزیابی قرار گرفت.

بر اساس یافته های این پژوهش و برازش شاخص اتصال رسوبی (IC) با شاخص اتصال رسوب میدانی (FIC) در 30 نقطه، رابطه بین این دو شاخص از نوع خطی می باشد. ضریب تعیین در دقت مکانی 10 متر با مقدار عددی 86/0 بیشتر از ضریب تعیین خروجی مدل با دقت مکانی 30 متر با مقدار عددی 62/0 به دست آمد که نشان از دقت بالاتر نتایج حاصل از شاخص اتصال رسوب با قدرت تفکیک مکانی 10 متر نسبت به 30 متر است. هر چند پراکنش نقاط در مواردی دچار بینظمی شده اما روند کلی نتایج نشان میدهد که با افزایش میزان اتصال رسوب (IC)، میزان اتصال رسوب محاسباتی میدانی (FIC) نیز به صورت خطی افزایش پیدا کرده است. در محاسبه شاخص اتصال عواملی از قبیل شکل، شیب و زبری حوضه که به سهولت قابل دسترس می باشند به دلیل نیاز داده ای کم و کارایی بالا می توانند زمینه ساز بهبود برآورد مدل های رسوبدهی شوند. 

در این پژوهش نتایج نشان داد که شاخص اتصال رسوب با دقت مکانی 10 متر دقت بالاتری نسبت با شاخص اتصال با دقت مکانی 30 متر دارد. همچنین نتایج نشان داد که شیب و عامل پوشش گیاهی از پارامترهای بسیار مهم در رسوبدهی آبخیز طالقان هستند. شایان ذکر است که جهت بررسی اثر مساحت و طول آبراهه اصلی، میتوان نتایج شاخص اتصال رسوب را در سطح زیرحوضه و حتی دامنه مورد ارزیابی دقیقتر قرار داد. لحاظ کردن نقشه جهت جریان و جریان تجمعی در فرضیات این مدل با توجه به اهمیت این موارد در رسوبدهی هر زیرحوضه، از مزایای این مدل به حساب میآید. یکی دیگر از مزایای بسیار مهم این مدل نیاز دادهای کم آن میباشد که میتواند مشکل پیچیده بودن و نیازهای دادهای فراوان مدلهای فرسایش و رسوب موجود را تا حد زیادی کاهش دهد.