ارزیابی و تعیین عوامل موثر بر فرسایش و رسوب دهی حوزه های آبخیز، مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زنجان، ایران

2 استاد، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

پدیده‌های فرسایش و رسوب دو پدیده اجتناب ناپذیر حوزه‌های آبخیز بوده که تابع عوامل پیچیده‌ای هستند. مشخص نمودن این عوامل و شناخت اثر آنها بر فرسایش و رسوب، به برنامه‌ریزی‌های بهتر برای کاهش خسارات ناشی از فرسایش و رسوب در یک حوضه کمک شایانی خواهد نمود. در این تحقیق برای مشخص کردن عوامل موثر بر رسوبدهی، حوزه آبخیز دریاچه ارومیه به عنوان حوضه مورد مطالعه انتخاب شد. پس از مشخص کردن 30 ویژگی موثر بر رسوبدهی زیرحوضه‌های منطقه مطالعاتی، شامل خصوصیات هیدرولوژیکی، فیزیوگرافیکی، ژئومرفولوژیکی، زمین شناسی و خاک، اقلیمی، کاربری اراضی و پوشش گیاهی به عنوان متغیرهای مسـتقل، مقـادیر رسـوب تولیدی در هر زیرحوضه نیز به عنوان متغیر وابسته مشخص گردید. با اسـتفاده از روش‌های تجزیـه و تحلیـل عـاملی، تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)، تحلیل خوشه‌ای و ایجـاد رگرسـیون چندمتغیره به روش گام به گام بین متغیرهای مستقل انتخابی و متغیر وابسته بـا اسـتفاده از نـرم افـزار SPSS، مناسـب‌تـرین رابطـه آمـاری بـین رسـوبدهی زیرحوضه‌ها و مشخصات حوزه آبخیز مطالعاتی به‌دست آمد. با توجه به مدل رگرسیونی انتخابی مشخص می-شود که مقدار رسوب‌دهی در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه به پنج عامـل مسـاحت اراضی کشاورزی (دیم، آبی و باغات)، مساحت زیرحوضه‌ها، مجموع مسـاحت سـازندهای حساس به فرسایش و کواترنر، دبی متوسط سالیانه و ضریب فرم حوضه بستگی دارد که ایـن پنج عامل 89 درصد تغییرات تولید رسوب زیرحوضه‌های انتخابی را کنترل می‌کنند. به طور کلی، عوامل موثر بر فرسایش و رسوب حوزه آبخیز دریاچه ارومیه را می‌توان به سه گروه عوامل انسانی و تغییر کاربری اراضی، زمین‌شناسی و فیزیوگرافی تقسیم‌بندی نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and determination of factors affecting erosion and sedimentation of watersheds, case study: Urmia Lake basin

نویسندگان [English]

  • Mohammad Tahmoures 1
  • davud nikkami 2
1 Assistant Professor of Soil Conservation and Watershed Management Department, Zanjan Agricultural and Natural Resources Research Center, AREEO, Zanjan, Iran.
2 Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, AREEO, Tehran, Iran
چکیده [English]

Erosion and sedimentation phenomena are two inevitable phenomena of watersheds that are subject to complex factors. Identifying these factors and recognizing their effect on erosion and sediment will help in better planning to reduce the damage caused by erosion and sediment in a basin. In this study, to determine the factors affecting sedimentation, the Urmia Lake watershed was selected as the study basin. After identifying 30 characteristics affecting the sedimentation of sub-basins of the study area, including hydrological, physiographic, geomorphological, geological and soil characteristics, climate, land use and vegetation as independent variables, the amount of sediment produced in each sub-basin. Was identified as a dependent variable. Using factor analysis, principal component analysis (PCA), cluster analysis and stepwise multivariate regression between selected independent variables and dependent variable using SPSS software Statistical relationship was obtained between sedimentation of sub-basins and watershed characteristics. According to the selected regression model, it is determined that the amount of sediment in the watershed of Lake Urmia to five factors of agricultural land area (rainfed, irrigated and orchards), the area of sub-basins, the total area of erosion and Quaternary structures, average discharge The annual and basin form factor depends on the fact that these five factors control 89% of the sediment production changes in the selected sub-basins, which is significant at the 5% confidence level. In general, the factors affecting erosion and sedimentation of the Urmia Lake watershed can be divided into three groups: human factors and land use change, geology and physiography.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling
  • Effective variables
  • Cluster analysis
  • Principal component analysis
  • Multivariate regression
 [1] Arabkhedri, M. (2005). A Study on the Suspended Sediment Yield in River Basins of Iran. Iran-Water Resources Research. 1(2): 51-60 (in Persian).
[2] Arabkhedri, M., Hakimkhani, S., Vali Khojini, A. (1999). The need to revise the conventional method of estimating the suspended load of rivers. Fifth River Engineering Seminar, Shahid Chamran University of Ahvaz.
[3] Chitsaz, V., Nazari Samani, A.A., Soltani, S. and Feyznia, S. (2020). Modeling of suspended sediment and determining the factors affecting it in Karun Bozorg and Karkheh watersheds. Rangeland and Watershed Management, 73 (2): 293-303 (in Persian).
[4] Dehzad, B., Shakiba, A., Hosseini, A. and Meshgin, Kh. (2009). Erosion zoning using EPM model in Golestan Province. Quarterly Journal of the Studies of Human Settlements Planning (JSHSP), 3(7): 61-72 (in Persian).
[5] Hakimkhani, S. and Arabkhedri, M. (2006). Regression analysis between suspended sediment and hydrogeomorphological characterestics of Urmia Lake Basin. Iranian Journal of Agriculture Science, 37(4): 223-231 (in Persian).
[6] Hengl, T., de Jesus, J. M., MacMillan, R. A., Batjes, N. H., Heuvelink, G. B., Ribeiro, E., ... & Gonzalez,
M. R. (2014). SoilGrids1km—global soil information based on automated mapping. PloS one, 9(8),
e105992.
[7] Honarbakhsh, A., Niazi, A., Soltani, S. and Tahmasebi, P. (2019). Modeling the relationship between suspended sediments and hydrological and environmental characteristics of a basin (case study: basin of Dez Dam). Journal of Quantitative Geomorphological Research. 8(1): 105-117.
[8] Jansson, M.B. (1996). Estimating a sediment rating curve of the Reventazon River at Palomo using logged mean loads within discharge classes.” Journal of Hydrology, ol.183, No.4, PP. 227-241.
[9] Kumar A. and Das, G. (2010). Dynamic model of daily rainfall, runoff and sediment yield for a Himalayan watershed, Journal of Agricultural Research, 75(2): 189-193.
[10] Lamb, E. and Toniolo, H. (2016). Initial Quantification of Suspended Sediment Loads for Three Alaska North Slope Rivers, Water 419 (8): 2-11.
[11] Lufafa, A., Tenywa, M., Isabirye, M., Majaliwa, M. and Woomer, P.L. (2003). Prediction of soil erosion in a Lake Victoria Basin using a GIS based Universal Soil Loss Model. Agricultural Systems, 76: 883-894.
[12] Moazemi, M. and Feyznia, S. (2007). Regional Analysis of Suspended Sediment yield (Case Study: Jarahi River). 4th National Conference on Watershed Management Sciences and Engineering of Iran. Tehran, Iran. pp. 13-26 (in Persian).
[13] Nash, J.E. and Sutcliffe, J.E. (1970). River flow forecasting through conceptual models, part 1, a discussion of principles. Journal of Hydrology, 10: 282-290.
[14] Nazari Samani, A. A. and Salavati, A. (2021). Ability of Loadest Regression Methods to Estimate Annual Suspended Sediment. Journal of Range and Watershed Management, 74 (3): 597-609.
[15] Nearing, M.A., Govers, G. and Nirton, L.D. (1999). Variability in soil erosion data from replicated plots. Soil Science Society of America Journal, 63: 1829-1835.
[16] Nikkami, D. (2009). Soil conservation strategic plan. Research Final Report, Soil Conservation and
Watershed Management Research Institute, 277 pages.
[17] Nikkami, D. and Shadfar, S. (2021). Soil erosion mapping in sediment gauged watersheds of Iran. Journal of Watershed Engineering and Management, 13(2): 479-496 (in Persian).
[18] Saghafian, B., Ghermezcheshmeh, B., Samiei, M. and Asheghi, R. (2009). Effective factors on suspended sediment load in southwestern basins of Iran. Journal of Watershed Engineering and Management. 1(3): 140-152 (in Persian).
[19] Sarangi, A. and Bhattacharya, A.K. (2005). Comparison of artificial neural network and regression models for sediment loss prediction from Banha watershed in India, Agricultural Water Management, 78(3): 195–208.
[20] Shaabani, M., Feyznia, S., Ahmadi, H. and Ghodousi, J. (2007). Investigation and Determination of Effective Factors on Sediment Production and Yield of Drainage Basins (Case Study: Taleghan basin). Iranian Journal of Natural Resources, 60(3): 759-771 (in Persian).