روش‌های کمی و کیفی برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از مدلهای MPSIAC و EPM در حوضه آبخیز وَرده (شمال باختریکرج)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران

2 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران

3 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران

4 استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران، ایران

چکیده

حوضه آبخیز وَرده در شمال‌باختر شهر کرج و در پهنه ساختاری البرز مرکزی قرار دارد و آب و هوایی نیمه مرطوب و مساحتی برابر با 97/68 کیلومتر مربع دارد. سازندهای مختلفی در این حوضه وجود دارند که بیشتر از سنگ‌های شیلی، توف شیلی، ‌توف ماسه‌ای و سنگ‌آهک ساخته شده‌اند. سازند کهر به سن پرکامبرین، کهن‌ترین و رسوبات آبرفتی کواترنر جوان‌ترین نهشته‌های حوضه مورد مطالعه هستند. هدف از این مطالعه بررسی حساسیت سازند­ها به فرسایش با روش‌های کیفی، تعیین ویژگی‌های ‌ فیزیوگرافی و زمین‌ریخت‌شناسی و روش­های کمی، با مدل­های تجربی و میزان رسوب­دهی است. برای انجام این پژوهش ‌مطالعات کتابخانه‌ای،‌ صحرایی و تفسیر عکس‌های هوایی انجام شده است. با استفاده از اطلاعات به دست آمده از ویژگی‌های هندسی، زیرحوضه­ V1 کمینه شیب و ارتفاع و زیرحوضه V7-2  بیشینه شیب و ارتفاع را دارند. حوضه آبخیز وَرده از واحد­های کوهستان (m، (Mواحد تپه‌ماهور­(h)  و نهشته­های آبرفتی (Qal, Qt) تشکیل شده است. رخساره (Mio) بیشترین مساحت حوضه را تشکیل می­دهد. در روش MPSIAC تأثیر و نقش 9 عامل و در روش EPM،  4 عامل  مهم و مؤثر در فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه، ارزیابی و بسته به شدت و ضعف هر عامل، امتیاز یا عددی برای آن در نظر گرفته شد. از مجموع امتیازها یا عددهای به دست آمده برای عوامل مختلف، میزان رسوب‌دهی حوضه از رابطه QS=0/253e0/036R محاسبه و در پایان، نقشه هر یک از عوامل 9 گانه در محیط GIS تهیه شد. با­توجه به نتایج حاصل از مدل  EPMو­­MPSIAC ،  در میان زیرحوضه‌های با میزان رسوب‌دهی بالا،  زیرحوضه­های V2 و V3 در اولویت اول برای برنامه‌های حفاظت خاک قرار می‌گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Qualitative and Quantitative Ways of Erosion and Sediment Assessment Using MPSIAC‌ and EPM Models in Vardeh Drainage Basin(North of Karaj)

نویسندگان [English]

  • SH. Gholipouri 1
  • P. Ghazanfari 2
  • M. Almasian 3
  • N. Jalali 4
1 M.Sc. Student, Department of Geology, Faculty of Sciences, Islamic Azad University, North Tehran Branch, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Imam Khomeini International University of Qazvin, Qazvin, Iran
3 Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Islamic Azad University, North Tehran Branch, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Vardeh drainage basin is located at north of Karaj and belongs to Central Alborz structural zone and its climate is semi-humid. The area of Vardeh basin is 68,97km2. Formations in this basin mainly include shale, tuffaceous shale, tuffaceous sandstone and limestone. The age of Kahar Formation is Precambrian, the oldest formation and quaternary alluvial deposits are the youngest deposits at this basin. The aim of this study is Investigation of susceptibility of formations to erosion with qualitative methods, assessment of physiographic and geomorphology and quantitative ways, MPSIAC model and sedimentary yield. In this   research,­ library­ studies, field surveys, interpreting Arial photos were carried out. The collected data taken into account from geometry factors, in V1 sub – basin minimum slope and altitude and in v7-2 maximum slope and altitude. Vardeh basin is divided into mountain (M,m), hills(h), and alluvial deposit (Qal,Qt).  Mio fancies forms the most area of the basin. In MPSIAC model the effect of nine and EPM model the effect of 4 important factors on soil erosion and sediment yield were evaluated. Numerical values were assigned to them in terms of intensity and weakness of each factor. Using the sum of those values different factors, the amount of sediment yield in basin was calculated as Qs= 0.253e0.036R and finally the map for each of the 9 factors were prepared in Arc GIS environment. According to identifying sub- basins with high sediment yield, V2 and V3 sub- basins deposit and this basin shall be among first priority for soil protection planning.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vardeh Drainage Basin
  • Erosion
  • geomorphology
  • Physiographic
  • MPSIAC‌
  • EPM Models
  • Sedimentary Yield
آقانباتی، ع.، 1383- زمین‌شناسی ایران، سازمان‌ زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586ص.
احمدی، ح.، 1378- ژئومورفولوژی کاربردی، فرسایش آبی، جلد اول، دانشگاه تهران، شماره 1954، 688 ص.
بهرامی، م. و رحیمی، ع.، 1387-  برآورد حجم رسوب ناشی از فرسایش در حوضه آبریز کرد شیخ به روش تجربی با استفاده از سامانه‌ها اطلاعات جغرافیایی، فصلنامه زمین‌شناسی کاربردی، شماره2، ص 89-82.
ثابت قدم، م.، 1383- مطالعه رسوب‌شناسی بخشی از حوضه آبخیز رودخانه کرج (کسیل- نسا، ملک فالیز، آزادبر) با نگرشی ویژه بر فرسایش‌پذیری سازندها، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم، 150 ص.
راستگو، س.، قهرمان، ب.، ثنایی‌نژاد، ح.، داوری، ک. و خداشناس، س.، 1385 - برآورد فرسایش و رسوب حوضه آخیز تنگ کنشت با مدل های تجربی MPSIAC و EMP بهکمک GIS. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، صفحات 10-91.
رفاهی، ح.، 1378- فرسایش آبی و کنترل آن، دانشگاه تهران، چاپ چهارم، 671 ص.
رنگزن، ک.، زراسوندی، ع. و حیدری، ا.، 1386- مقایسه دو مدل EPM و MPSIAC در برآورد فرسایش و رسوب حوضه پگاه سرخ گتوندخوزستان با استفاده از تکنیک‌های RS و GIS، پژوهش‌های جغرافیایی،  شماره 64 صفحات 136-123.
سازمانجغرافیایینیروهایمسلح، 1383- نقشهتوپوگرافی1:50000 کرج و فشند.
سبحانی، ب.، 1380- مقایسه دو روش فائو و پسیاک اصلاح شده برای محاسبه فرسایش و رسوب با استفادهاز سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، صفحات 28- 15.
علیزاده، ا.، 1383- اصول هیدرولوژی کاربردی، آستان قدس رضوی، چاپ دوازدهم، صفحات 367 -331 .
فیض‌نیا، س.، 1374- مقاومت سنگ‌ها در مقابل فرسایش در اقالیم مختلف ایران، استان قدس رضوی، 258 ص.
گزارش زمین‌شناسی اَغَشت، 1386- منابع طبیعی، آبخیزداریاستان تهران
 گزارش فیزیوگرافی حوضه آبخیز اَغَشت، 1386- منابع طبیعی، آبخیزداری استان تهران.
گزارش هواشناسی استان تهران، 1386- تماب.
گزارش هواشناسی تماب، 1386-  سازمان تحقیقات و منابع آب، وزارت نیرو
نبوی، ح.، 1355- دیباچه‌ای بر  زمین‌شناسی ایران، سازمان زمین‌شناسی کشور، 109 ص.
نیک‌کامی، د.، 1383- کاربردهای تحقیقاتی و مطالعاتی مدل PSIAC در محیط GIS، نشریه فنی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، 33 ص.
References
Amini, S., Rafiri, B., Khodabakhsh, S. & Heydari, M., 2010- Estimation of erosion and sediment yield of Ekbatan dam drainage basin with EPM, Using GIS, Iranian Journal of Earth  Science, pp.173-180.
Annell, R. N., Arthurton, R. S. & Bazley, R. A. B., 1987- Geological map of Karaj & shokran. 1:100000, Geology Survey of Iran.
Burrough, P. A., 1988- Principles of geographic system for land recourse, assessment” London, oxford university, Pp 128-132.
Gomez, B., 1991- bed-load transport, Earth Science Reviews , V. 31, no. 2, Aug. 1991, pp 89-132.
 Gomez, B., Rossser, B. J., Peacock, D. H. & Hick, D. M., 2001- Downstream fining in a rapidly aggrading gravel bed river. Water Resources Research, 37, 1813-1832.
Johnson, C. W., Gebhardt, K. A., 1982- Predicting sediment yields from saga brush rangeland in, Proceedings of the workshop on estimating erosion and sediment yield on rangeland. Tucson Aritong, March 1982.V.5. Department of agriculture ARM-W-26.P. 145-156.
Lee, R., 2000- Chemical weathering, atmospheric and climate, Annu. Rev. Earth planet Sic, 28, PP. 611-617.
Lopes, V.  L., Folliott, P. F. & Barker, M. B., 2001- Impact of vegetative practice on suspended sediment from watershed of Arizona, Journal of water Resources Plan and Management, 121. PP. 41-47.
Ownegh, M., 2003- Land use planning and integrated management of natural hazard in Golestan province, In: seminar on flood hazard prevention and mitigation, 15-16 january, 2003, Gorgan, Iran, Abstract, 9. P.
Pacific Southwest Iinter-Agency Committee, 1968- Report on factors affecting sediment yield in the pacific southwest area and selection and evaluation of measures for the reduction of erosion and sediment yield. Water management subcommittee, sedimentation Task force.
Pimental, D., Harvay, C., Resosudarmo, P., Sinclair, K., Kurz, D., McNair,M., Crist, S., Shipritz, L., Fitton, L., Saffouri, R. & Blair, R., 1995- Environmental and economic costs if soil erosion and conservation benefit. science, 267. PP. 1117-1123
Saahin, S. & Kurum, E., 2002- Erosion risk analysis by GIS in environmental impact assessment: a case study – Seyahan Dam construction, journal of Environment al Management, 66, p239-247.
Tangestanni, H. M., 2006- Comparison of EPM and PSIAC methods in GIS for erosion and sediment yield assessment in semi-arid environment, Afzar catchment, Farce Province, Iran, Journal of Asian Earth sciences, 27, pp. 585-597.
Thommas, M. B. & Voinovich, G. V., 1995- Landslides in Ohio. The division of geological survey geofacts series, 4pp. Smith, D.D.,    Wischmeirer, W. H., 1962, Rain­­fall Erosion, Advances in Agronomy New York, Academic press. PP. 108-148.
Zurayk, R., Sayegh, F. A. A., Hamadeh, S. & Chehab, A., 2001- A GIS methodology for soil degradation evaluation, in: Stott D. e., Mohtar G. c. (eds), Sustaining the global farm, p. 1082-1089.