مدل‌سازی مکانی فرسایش خندقی حوزه آبخیز مهارلو با استفاده از سناریوهای مختلف و الگوریتم وزن واقعه

فرسایش خندقی یکی از اشکال پیشرفته فرسایش آبی می‌باشد که شناسایی عوامل موثر و پهنه‌بندی آن یکی از ابزار‌های مهم برای کنترل این پدیده می‌باشد. هدف اصلی پژوهش حاضر، مدل‌سازی مکانی و ارزیابی فرسایش خندقی با استفاده از مدل احتمالاتی وزن واقعه و سناریوهای مختلف در انتخاب محل رخداد خندق ‌های شناسایی شده در حوزه آبخیز مهارلو در استان فارس می‌باشد. بدین منظور، ابتدا با استفاده از بازدید‌های میدانی گسترده نقاط راس خندق، انتهای خندق و همچنین مرز خندق‌ ها (پلی‌گون‌های خندقی) شناسایی و نقشه پراکنش خندق‌های منطقه مورد مطالعه تهیه شد. سپس، لایه‌های اطلاعاتی درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، طبقات ارتفاعی، شاخص رطوبت توپوگرافی، متوسط بارندگی سالانه، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال‌شده، کاربری اراضی، واحدهای سنگ‌شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، تراکم زهکشی و مشخصات خاک (درصد سیلت، درصد رس، هدایت الکتریکی و ph) به ‌عنوان عوامل موثر بر وقوع خندق ‌ها شناسایی و در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه‌های آن ‌ها تهیه و طبقه‌بندی شد. با استفاده از الگوریتم وزن واقعه ارتباط هر یک از عوامل و سه سناریو مختلف در انتخاب محل وقوع خندق ‌ها (راس خندق، انتهای خندق و همچنین، پلی‌گون‌های خندقی) تعیین و وزن طبقه‌های هر عامل مشخص شد. نتایج وزن‌دهی لایه‌ها با استفاده از مدل وزن واقعه، نشان داد که افزایش بارندگی، تراکم زهکشی بالا، درصد سیلت زیاد، طبقات ارتفاعی کم، جهت ‌های جنوبی، فاصله ‌های کم از جاده و آبراهه، سازندهای زمین‌شناسی آسماری، آغاجاری، رازک، گچساران، میشان و ساچون و همچنین، اراضی لخت نقش موثری در وقوع فرسایش خندقی در منطقه مورد مطالعه داشته ‌است. نهایتاً، در محیط نرم افزار arcgis، نقشه های پهنه‌بندی حساسیت فرسایش خندقی تهیه شد. ارزیابی سه نقشه پهنه بندی فرسایش خندقی با استفاده از منحنی roc و 30 درصد از خندق‌های استفاده نشده در فرایند مدل سازی حاکی از آن بود که دقت مدل‌ های تهیه شده بر اساس سه سناریو راس خندق، انتهای خندق و پلی‌گون خندق ‌ها به‌ ترتیب 0.847، 0.861 و 0.792 می‌باشد. به‌منظور کنترل و جلوگیری از این نوع فرسایش آبی در حوزه آبخیز مهارلو، اقدامات حفاظتی و آبخیزداری را در قالب فعالیت ‌‍‌های بیولوژیکی در مراحل اولیه و به ‌ویژه در ابتدای خندق به‌منظور پیش‌روی از گسترش آن می ‌توان انجام داد.

Spatial modeling of gully erosion in Maharlou Watershed using different scenarios and Weightsofevidence algorithm

Gully erosion is one of the most important advanced (accelerated) forms of water erosion; so, identification and consideration of effective factors and its zoning is one of the important tools for controlling this phenomenon. The main purpose of the present study is spatial modeling and assessment of gully erosion using a probabilistic Weightsofevidence (WofE) model and its different scenarios for selecting the location of gullies identified in Maharloo Watershed, Fars Province. For this aim, first, using extensive field observations, points of headcut, end, and also the boundary of the gullies (gully polygons) were identified and the gully inventory map for the study area was prepared. Then, thematic layers such as percent slope, slope aspect, plan curvature, elevation, Topographic Wetness Index, average annual precipitation, NDVI, land use, lithological units, distance from river, distance from road, drainage density, and some soil characteristics (percent silt, percent clay, EC and pH) were identified as effective factors on gully occurrence and their maps were prepared and classified in GIS environment. In the next step, using WofE algorithm, the relationship between effective factors and three different scenarios according to gully locations (head, end and gully polygons) were determined and the weight of each factor's classes was calculated. Ultimately, gully erosion zonation maps were prepared in the ArcGIS software environment. Evaluation of three gully erosion zoning maps using the ROC curve and 30% of unused gullies in the modeling process indicated that the accuracy of the models prepared based on three scenarios are 0.847, 0.861 and 0.792, respectively. Also, results of layer weighting using WofE model indicated that rainfall increasing, high drainage density, high silt percentage, low altitudes, southern directions, low distances from roads and river, Asmari, Aghajari, Razak, Gachsaran, Mishan and Sachun geological formations, as well as bare lands, have played an effective role in the occurrence of gully erosion in the study area. In order to control and prevent this kind of erosion in the Maharlo Watershed, the protective measures and watershed management were performed in the early stages.