علوم آب و خاک

هدف از تحقیق حاضر اولویت‌بندی عوامل مؤثر بر وقوع زمین‌لغزش و پهنه‌بندی حساسیت آن در شمال شهر تهران با استفاده از شاخص انتروپی شانون است. به این‌منظور با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای GeoEye سال‌های 2012-2011 و SPOT-5 سال 2010 و بازدیدهای صحرایی، 528 نقطه لغزش شناسایی و نقشه پراکنش زمین‌لغزش‌های منطقه مورد مطالعه در محیط نرم‌افزار ArcGIS تهیه گردید. لایه‌های اطلاعاتی درجه شیب، جهت شیب، شکل شیب، طبقه ارتفاعی، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از جاده، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی، تراکم جاده، شاخص حمل رسوب، شاخص توان آبراهه، شاخص رطوبت، شاخص گیاهی نرمال‌شده (NDVI)، نسبت مساحت سطح (SAR) و شاخص وضعیت توپوگرافی (TPI) به‌عنوان عوامل مؤثر بر وقوع زمین‌لغزش شناسایی و نقشه‌های مذکور در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه و رقومی گردید. اولویت‌بندی عوامل مؤثر با استفاده از شاخص انتروپی شانون نشان داد که لایه‌های کاربری اراضی، لیتولوژی، درجه شیب، شاخص توان آبراهه، و NDVI بیشترین تأثیر را بر وقوع زمین‌لغزش منطقه و عوامل وضعیت توپوگرافی ) شکل اراضی) و شکل شیب کمترین تأثیر را داشته‌اند. هم‌چنین پهنه‌بندی حساسیت زمین‌لغزش با مدل مذکور و ارزیابی دقت آن با استفاده از منحنی ROC و 30 درصد نقاط لغزشی بیانگر دقت خیلی خوب مدل (83/82 درصد) با انحراف استاندارد 0233/0 برای منطقه مورد مطالعه است.

این پژوهش با هدف شناسایی عوامل مؤثر در ایجاد پدیده زمین‌ لغزش و تعیین مناطق دارای پتانسیل زمین لغزش در حوضه دزعلیا با استفاده از روش رگرسیون لجستیک انجام شده است. به ‌این ‌منظور ابتدا مهم‌ترین عوامل مؤثر در زمین ‌لغزش مانند شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، بارندگی، فاصله از جاده، فاصله از گسل، تراکم شبکه زه‌کشی، کاربری اراضی و سنگ‌شناسی بررسی و خصوصیات مربوط به هر یک از آنها شناسایی شدند. سپس نقشه پراکنش زمین لغزش از طریق انجام عملیات میدانی با استفاده از GPS و تصاویر ماهواره‌ای تهیه و رقومی گردید. در مرحله بعد با به‌کارگیری روش رگرسیون لجستیک اقدام به تهیه نقشه پهنه‌بندی خطر زمین لغزش گردید. با توجه به مقدار ضرایب به‌دست آمده می‌توان گفت که لایه طبقات ارتفاعی مهم‌ترین عامل در وقوع زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه می‌باشد. مقدار شاخص ROC نیز برابر 917/0 به‌دست آمده است که مقدار بسیار بالایی را نشان می‌دهد و حاکی از آن است که حرکات توده‌ای مشاهده شده، رابطه قوی با مقادیر احتمال حاصل از مدل رگرسیون لجستیک دارد.

هدف این مقاله اقتباس یک شاخص کیفیت آب و مقایسه آن با روش اصلی و مشابه برای ارزیابی کیفیت شرب آب است. به این منظور، از داده‌های ۱۳ مؤلفه کیفی در نمونه‌های آب ۹۷ حلقه چاه سفره‌ی شهرکرد استفاده شد. در روش اصلی که در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی اجرا می‌شود نقشه‌های مؤلفه‌ها ابتدا نرمال و پس ازتبدیل به نقشه‌های رتبه نقشه شاخص کیفیت آب زیرزمینی به‌دست می‌آید. به‌طور مشابه، به‌منظور محاسبه شاخص کیفیت آب زیرزمینی برای هر چاه، مشاهدات هر مؤلفه در آن چاه نرمال و رتبه‌گذاری شدند. سپس نقشه شاخص کیفیت آب زیرزمینی دوباره ترسیم شد. هر دو نقشه روند تغییرات مشابهی را نشان دادند (91/0 (R=. کمینه و میانگین شاخص در هر دو روش یکسان (به‌ترتیب ۸۱ و ۸۴) بود. روش اقتباسی بیشینه شاخص را تا 7% کمتر و محتاطانه‏تر برآورد کرده و در برآورد درصد پوشش تا 6% اختلاف نشان داد. هم‏بستگی نقشه روش اقتباسی حاضر به هم‏بستگی مشاهدات نزدیک‏تر است. نتایج تعیین وزن، تحلیل همبستگی و تحلیل حساسیت تشابه دو روش و گاهی برتری روش اقتباسی را نشان داد. در مجموع روش اقتباسی بهتر از روش سامانه اطلاعات جغرافیایی عمل می‌کند و برای نمونه‌های منفرد، معدود و با دارای عدم پراکنش مکانی (یکنواخت) نیز قابل کاربرد است.

هدف از این پژوهش تهیه نقشه پتانسیل چشمه‌های آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های وزن‌دهی شواهد، رگرسیون لجستیک و نسبت فراوانی و مقایسه کارایی این روش‌ها در حوزه آبخیز چهل‌گزی، استان کردستان می‌باشد. ابتدا 17 عامل مؤثر در ظهور چشمه‌ها شامل: زمین‌شناسی، فاصله از گسل، تراکم گسل، ارتفاع، نفوذپذیری نسبی سنگ‌شناسی، درصد شیب، جهت شیب، نقشه‌های انحنا (Profile Curvature, Curvature, Plan Curvature)، بارندگی، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، شاخص حمل رسوب، توان آبراهه، شاخص نمناکی توپوگرافی، پوشش/کاربری اراضی انتخاب شدند. برای صحت‌سنجی روش‌های مذکور از منحنی مشخصه عملکرد نسبی (ROC) استفاده شد و میزان مساحت زیر این منحنی(AUC) روش‌های وزن‌دهی شواهد، رگرسیون لجستیک و نسبت فراوانی به‌ترتیب 8/85%، 79% و 89% درصد به‌دست آمد. نتایج نشان داد که هر سه روش تخمین‌گرهای مناسبی برای تهیه نقشه پتانسیل چشمه آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه هستند. اما روش نسبت فراوانی با مقدار AUC بیشتر به‌عنوان بهترین روش در شناسایی و پهنه‌بندی پتانسیل چشمه‌های آب زیرزمینی معرفی گردید. همچنین صحت‌سنجی نقشه‌های پهنه‌بندی براساس درصد وقوع چشمه‌های آزمایشی، تعلیمی و کل چشمه‌ها نشان داد، نقشه پهنه‌بندی به‌دست آمده براساس روش‌های رگرسیون لجستیک، وزن‌دهی شوهد و نسبت فراوانی به‌ترتیب با داشتن مقدار 45، 56 و 45 درصد وقوع چشمه‌ها در طبقه با احتمال وقوع زیاد، بیشترین صحت را دارا شدند. 

در دهه‌‌های اخیر، برنامه‌های کاربردی مدل‌سازی رقومی هیدرولوژیکی، ژئومورفولوژیکی، خاک‌شناسی و تحقیقات زیست‌شناسی همراه با کمک پیشرفت سریع سیستم اطلاعات جغرافیایی افزایش پیدا کرده است. مدل‌های هیدرولوژیک به تغییر در مقادیر ورودی به مدل حساس هستند، لذا تغییر پیکسل سایز داده‌های ورودی مقادیر خروجی مدل‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و نتایج معنی‌دار متفاوت تولید می‌کنند. در این تحقیق با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی با مقیاس مکانی 1:25,000 و 1:50,000 و با انتخاب ده پیکسل سایز (10، 15، 20، 25، 30، 50، 75، 80، 100 و 200) و همچنین با استفاده از نرم‌افزار‌های Arc GIS و HEC-HMS، مقادیر خروجی مدل  در برآورد دبی اوج سیلابی حوزه آبخیز جاماش در استان هرمزگان موردبررسی قرارگرفته‌اند. نتایج تحقیق حاکی از آن است که دقت دبی‌های اوج محاسبه‌ شده توسط مدل HEC-HMS در نقشه با مقیاس مکانی 1:50000 بیشتر از دقت دبی‌های اوج محاسبه‌شده توسط مدل در نقشه با مقیاس مکانی 1:25000 است. همچنین دقت دبی‌های اوج محاسبه‌شده در پیکسل سایزهای کوچک‌تر (20 الی 50) بیشتر از پیکسل سایزهای بزرگ‌تر است.

کمبود بارندگی و همچنین نزول بارش‌هایی با شدت نسبتاً زیاد در مدت کوتاه از ویژگی‌های مناطق خشک دنیا ازجمله ایران است که به وقوع سیلاب‌های عظیم و مخرب که هرساله موجب بروز خسارات جانی و مالی فراوان می‌باشد، منجر می‌گردد. مشکل کمبود آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا باعث شکننده شدن شرایط زیستی در این مناطق شده است. باتوجه به کاهش مداوم میزان سرانه آب و اهمیت تأمین غذایی افراد جامعه، ضروری است که آب‌های سطحی به‌کمک روش‌هایی از جمله سد سازی و یا روش‌های تغذیه مصنوعی مهار گردند. در این تحقیق، هفت عامل شیب، نفوذپذیری سطحی، قابلیت انتقال آب در آبرفت، کیفیت آبرفت، کاربری اراضی، حجم رواناب و ضخامت لایه هوادار به‌عنوان عوامل مؤثر در مکان‌یابی مناطق مستعد پخش سیلاب و تغذیه مصنوعی جنوب دشت کاشان درنظر گرفته شدند. پس از تهیه لایه‌های رقومی موردنظر، با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی وزن هرکدام از معیارها تعیین گردید. در نهایت نقشه‌های وزندار حاصل و با یکدیگر ادغام و نتایج آن نشان داد که پارامتر کاربری اراضی با وزنی معادل 22% بیشترین وزن را به خود اختصاص داده‌ و به‌عنوان اولویت‌های اول در مکان‌یابی پخش سیلاب مطرح گردید. پارامترهای حجم رواناب، نفوذپذیری، شیب، عمق لایه هوادار، ضریب انتقال و کیفیت آبرفت به‌ترتیب اولویت های دوم تا هفتم را به خود اختصاص دادند.

اولویت‌بندی زیرحوزه‌های آبخیز به‌منظور اجرای عملیات حفاظت آب و خاک بسیار مهم و ضروری می‌باشد. پژوهش حاضر به اولویت‌بندی 13 زیرحوزه آبخیز هراز با آنالیز پارامترهای مورفومتری و کاربری اراضی به‌منظور شناسایی زیرحوزه‌های حساس به فرسایش خاک با استفاده از نرم‌افزار GIS و RS می‌پردازد. در آنالیز مورفومتری پارامترهای نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، فراوانی آبراهه، بافت زهکشی، فاکتور شکل، ضریب گردی، ضریب فشردگی، ضریب کشیدگی، طول جریان زمینی، شاخص شکل و اختلاف ارتفاع درنظر گرفته شدند. نقشه کاربری اراضی به هفت کلاس جنگل، زراعت آبی، مخازن آبی، اراضی فاقد پوشش گیاهی، مرتع، باغات و اراضی مسکونی طبقه‌بندی شد. درنهایت زیرحوضه‌ها به‌منظور حفاظت خاک به چهار طبقه خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط و کم طبقه‌بندی شدند. در اولویت‌بندی برمبنای آنالیز مورفومتری زیرحوضه SW-4، برمبنای کاربری اراضی زیرحوضه‌های SW-8، SW-6، SW-12 در گروه اولویت خیلی زیاد قرارگرفتند. در حالی‌که در اولویت‌بندی نهایی با تلفیق هردو آنالیز مورفومتری و کاربری اراضی زیرحوضه SW-4 به‌عنوان منطقه با اولویت خیلی زیاد قرارگرفت. این منطقه به‌عنوان منطقه بحرانی شناسایی شده بنابراین باید در اولویت اول برای اجرای عملیات حفاظت آب و خاک مدنظر قرار بگیرد.

نقشه توزیع مکانی کلاس‌های خاک برای استفاده مفید و مؤثر از خاک و تصمیم‏گیری‎های مدیریتی مهم است. نقشه‎برداری رقومی خاک (DSM) می‎تواند توزیع مکانی کمّی از کلاس‎های خاک پیش‎بینی کند. مؤلفه‎های کلیدی و اصلی DSM، روش‌ها و مجموعه‎ای از متغیرهای کمکی محیطی مورد استفاده برای پیش‎بینی کلاس‎های خاک هستند. این مطالعه به منظور تهیه نقشه رقومی گروه‎های بزرگ خاک با روش رگرسیون لجستیک چندجمله‎ای با استفاده از دو مجموعه از متغیرهای کمکی شامل: مجموعه (1) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور و سطوح ژئومورفیک تفکیک ‎شده در منطقه و مجموعه (2) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور، ژئومورفیک تفکیک ‎شده و واحدهای خاک شناسایی شده (نقشه خاک) در بخشی از اراضی شهرستان بم استان کرمان طراحی گردید. یک طرح نمونه‎برداری طبقه‎بندی شده تصادفی در منطقه‎ای به مساحت صد هزار هکتار تعریف شد و در‌نهایت، ۱۲6 خاکرخ حفر و تشریح گردید. نتایج ارزیابی دقت مدل رگرسیون لجستیک چندجمله‌ای با متغیرهای ورودی مختلف نشان داد که با وارد شدن نقشه خاک قدیمی در مدل‎سازی، شاخص ‏های صحت مدل ازجمله صحت کلی وآماره کاپا به ترتیب از 71/0 و 65/0 به 79/0 و 74/0 افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که در پیش‎بینی کلاس خاک، سطح ژئومرفولوژی در بین متغیرهای ورودی دو مجموعه، به‎عنوان یک متغیر پیش‌بینی کننده قدرتمند است. به‎طور کلی نتایج نشان داد که تکنیک‌های نقشه‎برداری رقومی می‌توانند روش سنتی نقشه‎برداری را ارتقاء بخشند، کاربرد نقشه‎های تولید شده را افزایش داده وهمچنین قابلیت استفاده این نقشه‌ها را برای شاخه‌های علمی مختلف را امکان‎پذیر نماید.