رفتارسنجی ویژگی‌های ریخت‌شناسی و بُعد فراکتال آبخیز بر مؤلفه‌های رواناب و رسوب

Abstract

مقدمه و هدف شناخت نقش و عامل‌های مؤثر بر فرسایش خاک زمینه‌ی مناسبی را برای مدیریت خوب و شناسایی مناطق فرسایش‌پذیر فراهم می‌کند. مدیریت آبخیز، یکی از حساس‌ترین و پیچیده‌ترین انواع مدیریت منابع و تولید است. بُعد فراکتالی، ابزار بررسی اندازه‌ی پیچیدگی میان داده‌ها و ساده‌سازی پدیده‌های پیچیده‌ی طبیعت است. با این ابزار می ‌توان رفتارسنجی و توان ویژگی‌های ریخت‌شناسی آبخیز را با ایجاد الگوهای فراکتالی بررسی کرد. از این ‌رو، در این پژوهش ارتباط و تعامل میان ویژگی‌های ریخت‌شناسی آبخیز و بُعد فراکتال در تولید رواناب و رسوب بررسی شد. مواد و روش‌ها در این پژوهش داده‌های لازم از آمار کشور در ایستگاه‌های آب‌سنجی و همدید آبخیز، دریافت شد. ویژگی‌های آبخیز، بر اساس نقشه‌های پایه تهیه شد. ویژگی‌های فراکتالی مطالعه‌شده با استفاده از روش شمارش جعبه‌ای در نرم‌افزار Fractalyse 2.4 محاسبه شد. با روش تحلیل عاملی 85 ویژگی مرتبط با آبخیز شناسایی شد. در این پژوهش برای انجام تحلیل‌های بیش‌تر، اندازه‌ی رواناب و رسوب سالانه با دوره‌های بازگشت گوناگون بررسی شد؛ بنابراین، پنج سناریوی مختلف بر اساس همگن بودن آبخیز، ویژگی‌های اقلیمی، ویژگی‌های فیزیکی و ریخت‌شناسی آبخیز، ویژگی‌های فیزیکی و اقلیمی به‌شکل هم‌زمان و ویژگی‌های فراکتالی آبخیز در نظر گرفته‌ شد. هم‌‌بستگی میان اندازه اندازه‌ی آ‌ب‌دهی و رسوب برآوردشده (با دوره‌های بازگشت گوناگون) و ویژگی‌های مختلف ریخت‌شناسی نیز انجام شد. نتایج و بحث نتایج روش تحلیل عاملی نشان داد که از میان 85 ویژگی آبخیز، 18 ویژگی مؤثر شامل مساحت، مساحت شیب 12-8 و 20-12%، مساحت جهت شیب شرق در نُه‌جهته، طول خطوط تراز 100 متری، طول کل آبراهه، زمان تمرکز با روش کرپیچ، اختلاف بلندی، فراکتال خطوط تراز 200 متری، انحراف از معیار رطوبت، اختلاف دما، میانگین شیب، شیب خالص آبراهه‌ی اصلی، میانگین دما، میانگین رطوبت، میانگین بارش، ضریب کشیدگی و فراکتال محیط آبخیز بودند. همچنین، ویژگی بُعد فراکتالی خطوط تراز 200 متری و بُعد فراکتالی محیط آبخیز، توانستند به‌شکل قابل‌توجهی اندازه‌ی تغییرات کلی آ‌ب‌دهی و رسوب را تبیین کنند. این یافته نقش ویژگی‌های فراکتالی در روابط آ‌ب‌دهی و رسوب را به‌خوبی بیان کرد. نتیجه­ گیری و پیشنهادها بر پایه‌ی نتایج این پژوهش مشخص شد تقریباً تمام عامل‌های مؤثر در برآورد آ‌ب‌دهی و رسوب در آبخیز‌های بزرگ، در مساحت و فراکتال محیط آبخیز خلاصه‌شده است و این دو ویژگی بیش‌ترین تغییرات آ‌ب‌دهی و رسوب را توجیه می‌کنند. از این ‌رو، با کاهش مساحت آبخیز‌ها نقش دیگر عامل‌ها از جمله جهت شیب، شیب خالص آبراهه و غیره در تبیین تغییرات بیشتر مشهود است و می‌توان گفت برای مهار کردن فرسایش و رواناب آبخیز‌ها، تقسیم آبخیز‌های بزرگ به آبخیز‌های کوچک‌تر، بهترین اقدام است. گام بعدی انجام اقدام­ های آبخیزداری در این زیرآبخیزهای کوچک است. کاهش مساحت آبخیزها در بیشتر روابط به‌تنهایی توانست تا 70% تغییرات رسوب را توجیه کند. پیشنهاد می‌شود که بهره‌وران و سودبران از یافته‌های این پژوهش در اجرای برنامه‌های توسعه و مدیریت آبخیزها استفاده کنند.

Keywords

• آبخیز‌های همگن
• بُعد فراکتال
• خود تشابهی
• فرسایش