تحلیل ارتباط ویژگی های مورفومتری و فرسایش پذیری با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی در حوضه آبریز پیوه ژن بینالود

پیشینه و هدف پارامترهای مورفومتری حوضه آبریز شاخص های بسیار مناسب برای تحلیل فرآیندهای ژئومورفولوژیکی هستند. مطالعات فرسایش و تولید رسوب از مهم ترین تحقیقاتی هستند که به منظور اجرای برنامه های حفاظتی آب وخاک، کاهش فرسایش، تغییر هیدرولیک جریان رودخانه ها و همچنین جلوگیری از کاهش گنجایش دریاچه سدهای مخزنی، توسط متخصصان علوم زمین و به خصوص ژئومورفولوژیست ها انجام می گیرد. برای اندازه گیری ویژگی های ژئومتری رودخانه، از اصطلاح مورفومتری یا شکل سنجی رودخانه ای استفاده می شود. مورفومتری، تحلیل های کمی از ویژگی های ژئومورفیک لندفرم های یک منطقه است. تحلیل مورفومتریک یکی از روش های موثر برای اولویت بندی زیر حوضه ها است که می تواند بیانگر وضعیت شبکه زهکشی حوضه باشد. بررسی ویژگی های مورفومتری حوضه آبخیز پیوه ژن بر مبنای شاخص های مورفومتری و ژئومورفومتری است. با توجه به اهمیت بررسی ویژگی های مورفومتری در مطالعات حوضه آبخیز و بررسی میزان فرسایش پذیری در این مطالعه هدف بررسی ویژگی های مورفومتری با نوع لندفرم و پیش بینی میزان فرسایش از طریق لندفرم ها است.مواد و روش ها در پژوهش حاضر جهت تحلیل های مورفومتری از نرم افزار arcgis، مدل رقومی ارتفاعی (dem) با دقت 20 متر تهیه شده از نقشه های توپوگرافی 1:50000 رقومی سازمان نقشه برداری کشور و تصاویر ماهواره ای استر (aster) استفاده شده است. جهت استخراج تعداد آبراهه ها از نرم افزار آرک ویو (arcview)، مدل ارتفاعی رقومی زمین، استفاده شده است. برای پارامتر شیب و جهت شیب و ارتفاع منطقه مطالعاتی از نقشه توپوگرافی و مدل ارتفاعی رقومی زمین استفاده شد. جهت تهیه پارامتر تراکم زهکشی نیز از مدل رقومی ارتفاع با استفاده از ماژول (spectral indices) در archydro و مدل رقومی ارتفاعی ماهواره استر (aster) به صورت اتوماتیک آبراهه های موجود حوضه استخراج گردید. آستانه 25-50 سلول برای استخراج شبکه زهکشی انتخاب و شبکه زهکشی ترسیم شد. درآخرین مرحله، رتبه بندی آبراهه ها به روش استرالر انجام و پارامترهای مورفومتری استخراج شد. برای جداسازی لندفرم های منطقه از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک 20 متر استفاده شد و سپس نوع لندفرم ها بر اساس tpi یا شاخص موقعیت توپوگرافی شناسایی شدند و بر اساس رابطۀ tpii = z0 - sigma; n-1 zn/n (z0 ارتفاع نقطه مدل تحت ارزیابی، zn ارتفاع از شبکه، n تعداد کل نقاط اطراف در نظر گرفته شده در ارزیابی) محاسبه گردید، مقایسه ارتفاع هر سلول در یک مدل رقومی tpi، ارتفاع با میانگین ارتفاع سلول ها همسایه می باشد. در نهایت ارتفاع میانگین از مقدار ارتفاع در مرکز کم می شود.نتایج و بحث پارامترهای مورفومتری بررسی شده در این تحقیق شامل تعداد آبراهه ها (nu)، رتبه آبراهه ها (u)، طول آبراهه ها (l)، ضریب بیفورکاسیون (rb)، ضریب ناهمواری (bb)، تراکم زهکشی (dd)، فراوانی آبراهه ها (f)، فاکتور شکل (rf)، ضریب گردی (rc) و ضریب مستطیل معادل (re) می باشد. نتایج نشان داد که با توجه به تعداد آبراهه ها (184 آبراهه) وجود آبراهه های درجه اول، دوم و سوم، زیاد بودن طول آبراهه ها، بالا بودن نسبت طول آبراهه ها به مساحت حوضه و ضریب ناهمواری بالا منطقه فرسایش پذیر بوده و نیاز به برنامه ریزی و مدیریت بهینه دارد. همچنین مطالعات لندفرم ها در منطقه مورد مطالعه نشان داد که به کمک ویژگی های مورفومتری و میزان حساسیت لندفرم ها به فرسایش را در منطقه مشخص نمود. به طوری که بعد از تهیه نقشه لندفرم ها با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی (tpi) و در نظرگرفتن مناطق حساس به فرسایش از طریق ویژگی های مورفومتری، لندفرم های حساس به فرسایش در منطقه مورد مطالعه مشخص شدند. با مقایسه نقشه لندفرم ها و نقشه پهنه بندی فرسایش منطقه مورد مطالعه مشخص شد که لندفرم های کلاس 2 (دره u شکل) و لندفرم های کلاس 4 (زهکش های مرتفع) از بیشترین فرسایش پذیری برخوردار هستند. نتایج نشان داد که با افزایش میزان تراکم زهکشی میزان فرسایش پذیری افزایش می یابد.نتیجه گیری بعد از تهیه نقشه لندفرم ها با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی (tpi) و در نظر گرفتن مناطق حساس به فرسایش از طریق ویژگی های مورفومتری، لندفرم های حساس به فرسایش در منطقه مورد مطالعه مشخص شد. به طوری که افزایش تعداد آبراهه ها و طول آن در حوضه آبخیز نشان دهنده افزایش فرسایش است. سپس شاخص tpi گه حالت گودی و برآمدگی را مورد تمایز قرار می دهد به عنوان یکی از شاخص های ژئومورفومتریک در نظر گرفته شد. حد پایین و بالای شاخص tpi برای منطقه مورد مطالعه به ترتیب -39.21 و 33.51 محاسبه گردید. مناطق با tpi منفی نشان دهنده توپوگرافی کم (تعقرها و گودال ها است) در حالی که tpi مثبت نشان دهنده توپوگرافی زیاد (محدب و یا ستیغ ها) است.

analysis of the relationship between morphometric properties and erodibility using topographic position index in the pivehzhen binalod

background and objective the morphometric parameters of the catchment are very suitable indicators for the analysis of geomorphological processes. erosion studies and sediment production are among the most important research carried out by geoscientists, especially geomorphologists, to implement soil and water conservation programs, reduce erosion, change the hydraulic flow of rivers, and prevent the reduction of reservoir dam lake capacity. to measure the geometric (geometric) characteristics of a river, the term morphometry or river shaping is used. in fact, morphometrics is the quantitative analysis of the geomorphic features of landforms in an area. morphometric analysis is one of the effective methods for prioritizing sub-basins that can indicate the status of the drainage network of the basin. investigation of morphometric features of the piveh gene watershed is based on morphometric and geomorphometric indices. considering the importance of studying morphometric characteristics in watershed studies and examining the degree of erosion in this study, the aim is to analyze the morphometric features with the type of landform and predict the amount of erosion through landforms.materials and methods in the present study, for morphometric analysis, arcgis software, a digital elevation model (dem) with an accuracy of 20 meters, prepared from 1:50,000 digital topographic maps of the national mapping organization and aster satellite images were used. has been. to extract the number of waterways, arcview software, a digital terrestrial model (dem), has been used. for the slope parameter and the slope direction and height of the study area, we used a topographic map and a digital elevation model of the earth. in order to prepare the drainage density parameter, the existing elevation waterways were extracted from the digital elevation model using the module (spectral indices) in archydro and the digital elevation model of the aster satellite. a threshold of 25-50 cells was selected for drainage network extraction and the drainage network was plotted. in the last step, waterways were classified by astral method and morphometric parameters were extracted. to separate the landforms of the region, a digital model of height with a resolution of 20 meters was used and then the type of landforms were identified based on tpi or topographic position index and according to equation tpii = z0 - sigma; n-1 zn/n (z0 model point height under evaluation, zn the height of the grid, n the total number of surrounding points considered in the evaluation) comparing the height of each cell in a digital model tpi, height is adjacent to the average height of the cells. finally, the average height decreases from the height value in the center.results and discussion morphometric parameters studied in this paper include the number of streams (nu), the rank of streams (u), the length of streams (l), bifurcation coefficient (rb), roughness coefficient (bb), drainage density (dd), frequency of streams (f), shape factor (rf), roundness coefficient (rc) and rectangle coefficient are equivalent (re). the results showed that according to the number of waterways (184 waterways), the existence of first, second, and third-degree waterways, the length of waterways, the high ratio of waterway lengths to the area of the basin, and the high unevenness coefficient of the erodible area and requires optimal planning and management. also, landform studies in the study area showed that with the help of morphometric features, they determined the susceptibility of landforms to erosion in the area. so that after preparing the landforms using the topographic position index (tpi) and considering erosion-sensitive areas through morphometric features, erosion-sensitive landforms in the study area were identified.