شناسایی مکان های مستعد برای سیلاب با الگوهای خود همبستگی فضایی سرعت نفوذ آب در خاک (مقاله علمی وزارت علوم)

چکیده

ویژگی‌‌های خاک در مقیاس بزرگ بر فرآیند میزان نفوذ آب به خاک اثر می‌‌گذارد و می‌‌تواند منجر به افزایش روان‌‌آب در اراضی کشاورزی شود. مدیریت پایدار اراضی برای کنترل روان‌‌آب نیاز به اطلاعات قابل اطمینان در مورد توزیع فضایی میزان نفوذ آب به خاک دارد. روش سنتی آنالیز خاک دشوار و وقت‌‌گیر و پرهزینه است. بنابراین تجزیه و تحلیل فضایی سرعت نفوذ برای تعیین مناطق حساس برای روان‌‌آب سطحی ضروری است. هدف اولیه از این مطالعه ارائه روش‌‌های جایگزین در تعیین میزان نفوذ آب به خاک در مناطق حساس به روان آب (لکه داغ) با استفاده از آنالیز خودهمبستگی فضایی است. این مطالعه در منطقه خدافرین استان آذربایجان شرقی انجام شد. از نظر جغرافیایی منطقه مابین 675500 تا 692500 مختصات طولی و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضی واقع شده است. به‌‌منظور دستیابی به اهداف تحقیق 88 نقطه نمونه‌‌برداری با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدنظر قرار دادن یکنواختی و نوع کاربری اراضی انتخاب شد. داده‌‌های نفوذپذیری نهایی با استوانه‌‌های مضاعف در ٣ تکرار اندازه‌‌گیری شد. یک نمونه خاک از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمایش‌‌های فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شد. برای پوشش‌‌دادن کل اراضی از میان‌‌یابی با روش کریجینگ معمولی استفاده شد، نهایتا لایه ایجاد شده برای اعمال روش تحلیل لکه‌های داغ به محیط GIS منتقل و اقدام به تهیه نقشه‌‌های مورد نظر گردید. نتایج نشان داد که از بین پارامتر‌‌های مورد بررسی درصد شن، سیلت، تخلخل و ماده آلی دارای همبستگی در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذیری آب در خاک هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلی و تخلخل، موثر بر افزایش سرعت نفوذ آب در خاک ارزیابی شد و سایر پارامترهای اندازه‌‌گیری شده فاقـد الگوی خود همبستگی فضایی مشخص به لحاظ آمـاری می‌‌باشد. نهایتا روش هات‌‌اسپات یک روش کارا در ارزیابی روند تغییرات نفوذپذیری خاک با توجه به ویژگی‌‌های موثر بر آن می‌‌باشد. ویژگی­های خاک در مقیاس بزرگ بر فرآیند میزان نفوذ آب به خاک اثر می­گذارد و می­تواند منجر به افزایش روان­آب در اراضی کشاورزی شود. مدیریت پایدار اراضی برای کنترل روان­آب نیاز به اطلاعات قابل اطمینان در مورد توزیع فضایی میزان نفوذ آب به خاک دارد. روش سنتی آنالیز خاک دشوار و وقت­گیر و پرهزینه است. بنابراین تجزیه و تحلیل فضایی سرعت نفوذ برای تعیین مناطق حساس برای روان­آب سطحی ضروری است. هدف اولیه از این مطالعه ارائه روش­های جایگزین در تعیین میزان نفوذ آب به خاک در مناطق حساس به روان آب (لکه داغ) با استفاده از آنالیز خودهمبستگی فضایی است. این مطالعه در منطقه خدافرین استان آذربایجان شرقی انجام شد. از نظر جغرافیایی منطقه مابین 675500 تا 692500 مختصات طولی و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضی واقع شده است. به­منظور دستیابی به اهداف تحقیق 88 نقطه نمونه­برداری با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدنظر قرار دادن یکنواختی و نوع کاربری اراضی انتخاب شد. داده­های نفوذپذیری نهایی با استوانه­های مضاعف در ٣ تکرار اندازه­گیری شد. یک نمونه خاک از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمایش­های فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شد. برای پوشش­دادن کل اراضی از میان­یابی با روش کریجینگ معمولی استفاده شد، نهایتا لایه ایجاد شده برای اعمال روش تحلیل لکه‌های داغ به محیط GISمنتقل و اقدام به تهیه نقشه­های مورد نظر گردید. نتایج نشان داد که از بین پارامتر­های مورد بررسی درصد شن، سیلت، تخلخل و ماده آلی دارای همبستگی در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذیری آب در خاک هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلی و تخلخل، موثر بر افزایش سرعت نفوذ آب در خاک ارزیابی شد و سایر پارامترهای اندازه­گیری شده فاقـد الگوی خود همبستگی فضایی مشخص به لحاظ آمـاری می­باشد. نهایتا روش هات­اسپات یک روش کارا در ارزیابی روند تغییرات نفوذپذیری خاک با توجه به ویژگی­های موثر بر آن می­باشد.