منشأیابی رسوبات معلق و برآورد عدم قطعیت آن (مطالعه موردی: حوضه زیدشت-فشندک طالقان)

فتح آبادی, ابوالحسن; سلاجقه, علی; پزشک, حمید; نظری سامانی, علی اکبر; روحانی, حامد

doi:10.22059/jrwm.2017.61966

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، ایران.

² استاد دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران.

³ استاد دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه تهران، ایران.

⁴ دانشیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران.

https://doi.org/10.22059/jrwm.2017.61966

چکیده

چکیده

به منظور اجرای عملیات حفاظتی و مدیریت در حوزه آبخیز نیاز است تا سهم منابع مختلف تولید رسوب تعیین شود. طی سالهای گذشته روشهای منشأیابی در تعیین سهم منابع مختلف رسوب بطور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفتهاند. با توجه به تعداد کم نمونههای برداشتی از مناطق منشأ و همچنین وجود جوابهای مختلف در نتیجه بیشبرازشی، سهم منابع به دست آمده، دارای عدم قطعیتهایی است که لازم است مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور در این تحقیق با استفاده از روشهای مونت کارلو و گلو (GLUE) اقدام به تعیین عدم قطعیت جوابهای به دست آمده با استفاده از روش ترکیبی چند متغیره در زیرحوضه زیدشت-فشندک طالقان گردید. بدین ترتیب که پس از برداشت نمونههای رسوب و منابع، مقادیر 54 عنصر ژئوشیمیایی و 3 عنصر آلی تعیین گردید. سپس با استفاده از آماره H کروسکال والیس و تحلیل تشخیص چند متغیره، ترکیب بهینه متشکل از 17 عنصر تعیین، و با استفاده از مدل ترکیبی چند متغیره، سهم منابع تعیین شد. نتایج به دست آمده در منطقه نشان داد که سهم منابع زیرسطحی نسبت به منابع سطحی ( فرسیش سطحی و شیاری) بیشتر بوده و اختلاف بین حد بالا و پایین به دست آمده برای منابع مختلف، بالا بوده که نشان‎دهنده عدم قطعیت بالای این روش است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Suspended sediment fingerprinting and uncertainty estimation (Case study: Zidasht-Fashandak sub-watershed in Taleghan)

نویسندگان [English]

aboalhasan fathabadi ¹
Ali Salajegheh ²
hamid pezeshk ³
Aliakbar Nazari Samani ⁴
hamed rouhani ¹

چکیده [English]

In order to manage and implement conservational activities in watershed successfully, it is necessary to determine the sediment sources. In recent years, sediment fingerpering techniques have been used for estimating sediment sources contribution. With respect to small source samples, having many answer as a result of over fitting, there are some uncertainties in estimated sources contribution. In this study, the uncertainty associated with the multivariate mixing model was estimated using Monte Carlo simulation and GLUE approach in Zidasht-Fashandak sub- watershed. The sediment and source samples were taken in the study area and then, 54 geochemistry and three organic characteristics were measured. 17 elements were also selected as optimum tracer composition using Kruskal–Wallis H-test and multivariate discriminate analysis. Meanwhile, sources contribution were estimated using multivariate mixing models. Results showed higher contribution of sub-surface sources than the surface resources. Also, the distance between lower and upper limits for all sources and resolutely uncertainty bands were high.

کلیدواژه‌ها [English]

uncertainty
Sediment fingerprint
GLUE
Monte Carlo

مراجع

[1]. Beven, K. and Binley, A.M. (1992). The future of distributed models, model calibration and uncertainty predictions. Hydrological Processes, 6(3), 279-298.

[2]. Collins, A.L., Walling, D.E. and Leeks, G.J.L. (1997). Source type ascription for fluvial suspended sediment based on a quantitative composite fingerprinting technique. Catena, 29(1), 1–27.

[3]. Collins, A.L. and Walling, D.E. (2004). Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects. Progress in Physical Geography, 28(2), 159–196.

[4]. Collins, A.L., Walling, D.E., Webb, L. and King, P. (2010). Apportioning catchment scale sediment sources using a modified composite fingerprinting technique incorporating property weightings and prior information. Geoderma, 155(3-4), pp. 249– 261.

[5]. Collins, A.L., Zhang, Y., McChesney, D., Walling, D.E., Haley, S.M. and Smith, P. (2012). Sediment source tracing in a lowland agricultural catchment in southern England using a modified procedure combining statistical analysis and numerical modeling.Science of the Total Environment, 414, PP. 301 – 317.

[6]. Foster, I.D.L. and Lees, J.A. (2000). Tracers in geomorphology: theory and applications in tracing fine particulate sediments. In: Foster, I.D.L. (Ed.), Tracers in geomorphology. Wiley, Chichester, UK, pp. 3–20.

[7]. Franks, S.W. and Rowan, J.S. (2000). Multi-parameter fingerprinting of sediment sources: uncertainty estimation and tracer selection. In: Bentley, L.R., Brebbia, C.A., Gray, W. G., Pinder, G.F., Sykes, J.F. (Eds.), Computational Methods in Water Resources. alkema, Rotterdam, pp. 1067–1074.

[8]. Hakimkhani, Sh., Ahmadi, H. and Ghayoumian, J. (2009). Determining Erosion Types Contributions to the Sediment Yield Using Sediment Fingerprinting Method (Case study: Margan watershed, Makoo). Soil and Water knowledge journal, 19(1), pp. 13–27. (In Persian).

[9]. Krause, A.K., Franks, S.W., Kalma, J.D., Loughran, R.J. and Rowan, J.S. (2003). Multi-parameter fingerprinting of sediment deposition in a small gullied catchment in SE Australia.Catena, 53(4), 327–348.

[10]. Martinez-Carreras, N., Udelhoven, T., Krein, A., Gallart, F., Iffly, J.F., Ziebel, J., Hoffmann, L., Pfister, L. and Walling, D.E. (2010). The use of sediment colour measured by diffuse reflectance spectrometry to determine sediment sources: Application to the Attert River catchment (Luxembourg). Journal of Hydrology, 382(1-4), 49–63.

[11]. Motha, J.A., Wallbrink, P.J., Hairsine, P.B. and Grayson, R.B. (2004). Unsealed roads as suspended sediment sources in an agricultural catchment in south-eastern Australia. Journal of Hydrology, 286 (1-4), 1–18.

[12]. Phillips, J.M., Russell, M.A. and Walling, D.E. (2000). Time-integrating sampling of fluvial suspended sediment: a simple methodology for small catchments. Hydrological Processes, 14(14), 2589– 2602.

[13]. Small, I.S., Rowan, J.S. and Franks, S.W. (2002). Quantitative sediment fingerprinting using a Bayesian uncertainty estimation framework. In: Dyer, F.J., Thoms, M.C., Olley, J.M. (Eds.), The structure, function and management implications of fluvial sedimentary systems. International Association of Hydrological Sciences Publication No. 276. IAHS Press, Wallingford, UK, pp. 443–450.

[14]. Rowan, J.S., Goodwill, P. and Franks, S.W. (2000). Uncertainty estimation in fingerprinting suspended sediment sources. In: Foster, I.D.L. (Ed.), Tracers in Geomorphology. Wiley, Chichester, UK, pp. 279–290.

[15]. Walling, D.E., Woodward, J.C. and Nicholas, A.P. (1993). A multi-parameter approach to fingerprinting suspended sediment sources. In: Peters, N.E., Hoehn, E., Leibundgut, Ch., Tase, N., Walling, D.E. (Eds.),
Tracers in Hydrology. International Association of Hydrological Sciences Publication No. 215. IAHS Press, Wallingford, UK, pp. 329–337.

نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

منشأیابی رسوبات معلق و برآورد عدم قطعیت آن (مطالعه موردی: حوضه زیدشت-فشندک طالقان)

مراجع

مراجع

دوره 70، شماره 1
خرداد 1396
صفحه 57-69

منشأیابی رسوبات معلق و برآورد عدم قطعیت آن (مطالعه موردی: حوضه زیدشت-فشندک طالقان)

مراجع

مراجع

دوره 70، شماره 1خرداد 1396صفحه 57-69

دوره 70، شماره 1
خرداد 1396
صفحه 57-69