کد مقاله : 13971225178263 بازدید : 1616 صفحه: 102 - 117

نوع مقاله: پژوهشی

بررسی ویژگی‌های فرمی سطح زمین براساس شاخص‌های مورفومتری و با استفاده از GIS (مطالعه موردی: حوضۀ آبخیز فهلیان) (مقاله پژوهشی)

محورهای موضوعی : جغرافیای طبیعی

حمید بابلی مؤخر ¹ (دانشگاه اصفهان)
سعید نگهبان ² (دانشگاه شیراز)

تاریخ دریافت : 1397/12/25 تاریخ پذیرش : 1400/04/07 تاریخ انتشار : 1400/04/25

کلید واژه: مورفومتری, انحناء, لندفرم, شاخص TRI, حوضۀ آبخیز فهلیان,

چکیده مقاله :

تحلیل ویژگی‌های فرمی سطح زمین که می‌تواند متأثر از عوامل اقلیمی، هیدرولوژیکی، خصوصیات ذاتی سازندها و فعالیت‌های نئوتکتونیک باشد نقش مهمی در شناخت خصوصیات فیزیکی حوضۀ آبخیز دارد. از طرفی شناخت خصوصیات فیزیکی حوضۀ آبخیز از اولین گام‌هایی است که در بررسی‌های مورفولوژیکی و هیدرولوژیکی ضرورت دارد. این پژوهش سعی دارد که با استفاده ازشاخص های مورفومتریک وضعیت شکلی سطح زمین در حوضه آبخیز فهلیان را مورد بررسی قرار دهد. به همین منظور 6 شاخص‌های ژئومورفومتریک؛ انحنای کل، انحنای نیمرخ، انحنای سطح، شاخص TRI، شاخص TPI و شاخص TWI انتخاب و با استفاده از روابط مربوط به هر شاخص و با بهره‌گیری از اکستنشن‌های مربوطه در نرم‌افزار ArcGis 10/3 نقشه‌های هریک از این شاخص‌ها تهیه شد. نتایج حاصل از محاسبه انحنای کل نشان می‌دهد که بیش از نیمی از سطح حوضه(80/52) دارای انحنای مقعر و 20/47 درصد آن از انحنای محدب برخوردار می‌باشد. همچنین حد پایین و بالا برای انحنای سطح به ترتیب 99/2- و 96/3 و برای انحنای نیمرخ به ترتیب 87/4- و 2/4 بدست آمد. بر همین اساس حد پایین و بالای شاخص TPI که حالت گودی و برآمدگی را از یکدیگر تفکیک می‌کند، به ترتیب 2/4-> و 6 < محاسبه شد. مقادیر شاخص TRI که به نوعی اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل مجاور خود می‌باشد از 0 تا 14< محاسبه شد. و در نهایت مقادیر شاخص TWI که نشان‌دهندۀ وضعیّت رطوبت خاک می‌باشد به ترتیب از 5/1-> تا 5/5< محاسبه گردید. درصد مساحت هر یک از مقادیر این شاخص‌ها در سطح حوضه که در نتایج حاصل از این تحقیق بدست آمد می‌تواند در برنامه‌ریزی مختلف مربوط به حوضه آبخیز از جمله فرسایش و رسوب، طبقه بندی لندفرم ها، شناسایی و معرفی مناطق درگیر با خطر زمین‌لغزش‌، مطالعه سیلاب، بررسی و مطالعه منابع آب زیرزمینی و ... مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده انگلیسی:

Analysis of the Properties of the earth's surface, which can be influenced by climatic, hydrological, intrinsic properties of formations and neotectonic activities, plays an important role in recognizing the physical Properties of the Watershed. On the other hand, understanding the physical Properties of the Watershed is one of the first steps required in morphological and hydrological studies. This research tries to study the shape of the earth's surface in Fahliyan watershed using morphometric indices. For this purpose, 6 geomorphometric indices, total curvature, profile curvature, surface curvature, TRI index, TPI index and TWI index were selected and using the relationships for each index and using relevant extensions in ArcGis 10/3 software, each map These indicators were prepared. The results of calculating the total curvature show that more than half of the surface of the basin (52.80) has a concave curvature and 47.20 percent of it has convex curvature. Also, the lower and upper limits for curvature of the surface were -2.99 and 3.96 respectively and for the curvature of the profile were -4.87 and 4.2 respectively. Accordingly, the lower and upper limit of the TPI index, which divides the mode of nodule and bulge, was calculated as <-4.2 and >, respectively. The values of the TRI index, which are somewhat different from the height of one pixel with their adjacent eight pixels, were calculated from 0 to >14. And finally TWI index values that indicate the soil moisture condition in the order of <-1.5 to >5.5 calculated. The percentage of the area of each of these indicators in the Watershed, which was obtained in the results of this study, can be used in various watershed planning including erosion and sediment, Landform Classifcation, identifying and introducing areas involved with landslide hazard, flood studies, studying and studying resources Groundwater and ... to be used.

منابع و مأخذ:

1. احمدآبادی، علی؛ رحمتی، مریم (1394): کاربرد شاخص‌های کمی ژئومورفومتریک در شناسایی پهنه‌های مستعد زمین‌لغزش بااستفاده از مدل SVM، (مطالعۀ موردی: آزادراه خرم‌آباد-پل‌زال)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره 3، صص 213-197.
2. اولیایی، علیرضا، نظری سامانی، علی‌اکبر، تیموریان، تیمور و رزندی، یوسف(1392): کاربرد شاخص‌هاي زبري سطح در مدل‌سازي حوزه آبخیز مطالعه موردي: حوزه آبخیز بجنورد) مجموعه مقالات اولین همایش ملّی مدیریت منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس.
3. ایلانلو، مریم (1399): بررسی تکتونیک فعال حوضه آبریز دالکی با استفاده از شاخص های ژئومورفیک و شواهد ژئومورفولوژیکی، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال هجدهم، شماره 66، صص 185-168.
4. تازه، مهدی، اسدی، مریم و کلانتری، سعیده(1394): ارزيابي قابليت شاخص‌هاي ژئومورفومتري در استخراج نقشه شبكه آبراهه (مطالعه موردي: حوزه سه قلعه-همبو سرايان)، پژوهش هاي ژئومورفولوژي كمي، شماره 1، 144-134.
5. جعفری‌رودسری، مسعود، جلالی، سعیده، صمدی قشلاقچائی، محمود و صمدی ارقینی، حجت الله (1395): بررسي شاخص هاي مورفومتري حوضه گرگانرود با استفاده از GIS، همایش ملی ژئوماتیک، دانشگاه آزاد اسلامی.
6. حسین زاده، محمدمهدی و نوروزی طیولا، رعنا(1396): برآورد ارتفاع رواناب با استفاده از روش شماره منحني و ابزار Arc CN-Runoff، مطالعه موردي: حوضه آبخيز كشار، تهران، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال پانزدهم، شماره 53، صص 163-151.
7. صلحی، سینا و سیف، عبدالله(1397): مورفومتری پروفیل طولی دره های سهند، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، شماره 4، 1397، صص 69-53.
8. صمدی، میثم، جلالی، سعیده، کرنژادی، آیدینگ و صمد قشلاقچائی، محمود(1395): بررسی شاخصهای مورفومتری در حوضه آبخیز چهل‌چای استان گلستان با استفاده ازGIS ، مجله علمی ترویجی- مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، صص، 74-67.
9. متکان، علی اکبر، عاشورلو، داود، عقیقی، حسین و گل‌صفتان، غلامرضا(1397): ریزمقیاس‌سازي داده رطوبت خاكESA با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال شانزدهم، شماره 57، صص 157-145.
10. مکرم، مرضیه؛ نگهبان، سعید(1393): طبقه‌بندی لندفرم‌ها بااستفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) (مطالعه موردی: منطقه جنوبسی شهرستان داراب)، فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی(سپهر)، دوره 23، شماره 92، صص 65-57.
11. مکرم، مرضیه، حجتی، مجید و زارعی، عبدالرسول(1396): استفاده از مدل جاذبه در سنجش از دور به منظور بررسی شاخص توپوگرافی خیسی، اکوهیدرولوژی، دورۀ 4، شماره 1، صص 245-237.
12. نگهبان، سعید و مکرم، مرضیه(1394): طبقه بندی لندفرم ها براساس شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) و ارتباط آن با ویژگی های زمین شناسی در حوضه آبخیز حکان شهرستان جهرم، پژوهش های فرسایش محیطی، صص 89-75.
13. Atkinson PM. 1997, Sub-pixel target mapping from soft-classified, remotely sensed imagery Photogram. Engineering Remote Sensing. 71 (7): 839–846.
14. Berry JK. 2002, Use surface area for realistic calculations. Geoworld. 15(9): 20.
15. Bleich VC, Bowyer RT, Wehausen JD. 1997, Sexual segregation in mountain sheep: resources or predation? Wildlife Monographs. Pp. 134:1–50.
16. Day MJ. 1995, Surface roughness as a discriminator of tropical karst styles. Zeitschrift fu¨r Geomorphologie 32 (Supplement). 1–8.
17. Evans IS. 1972, General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. In: Chorley, R.J. (ed.): In Spatial analysis in geomorphology, Methuen & Co. Ltd, London. Pp. 17-90.
18. Fisher P, Wood J, Cheng T. 2004, Where is Helvellyn? Fuzziness of Multiscal Landscape Morphometry, Transactions of the Institute of British Geograhper. No. 29, pp, 106-128.
19. Guo PT, Liu HB, Wu W. 2009, spatial prediction of soil organic matter using terrain attributes in a hilly area, International Conference on Environmental Science and Information Application Technology. China. (3) 1: 759-762.
20. Hoechstetter S, Walz U, Dang, LH, Thinh, NX. 2008, Effects of topography and surface roughness in analyses of landscape structure – A proposal to modify the existing set of landscape metrics, Landscape Online 3. Pp. 1-14. DOI:10.3097/LO.
21. Khanduri K, Kumar S. 2011, Geomorphological study of Atagad Basin, Chamoli District, Uttarakhand: GIS and Remote Sensing approaches, INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMATICS AND GEOSCIENCES Volume 2. No 2.
22. Luca C, Si BC, Farrell, RE. 2007, Upslope length improves spatial estimation of soil organic carbon content. Canada Journal of Soil Science. (87) 1: Pp. 291-300.
23. Mokarram, M. Roshan, G. and Negahban, S. 2015, Landform classification using topography position index (case study: salt dome of Korsia-Darab plain, Iran), Model. Earth Syst. Environ. DOI 10.1007/s40808-015-0055-9.
24. Mokarram, M and Hojati, M. 2016, Comparison of Landform Classifications of Elevation, Slope, Relief and Curvature with Topographic Position Index in South of Bojnoord, DOI:10.18869/modares. Ecopersia.4.2.1343.
25. Mousavi, SR. Fallah, A. Abbasnejad, RA. And Shabani, M. 2007, The Aster DEM Generation for geomorphometric analysis of central alborz mountains, Iran. www.isprs2007ist.itu.edu.tr/18. pdf.
26. Muad AM, Foody GM. 2012, Super-resolution mapping of lakes from imagery with a coarse spatial and fine temporal resolution. Journal of Applied Earth Observation Geo information. (12) 1: 79–91.
27. Olaya, V., 2009. Basic land-surface parameters. In: Hengle, T., Reuter, H.I. (Eds.), Geomorphometry: Concepts, Software, Applications (Developments in Soil Science), vol. 33. , Elsevier, Amsterdam, pp. 3–30.
28. Pike, R. J., 2000. Geomorphology - Diversity in quantitative surface analysis, Progress in Physical Geography, No. 24, Pp. 1-20.
29. Rhoads, B.L., Thorn, C.E. (Eds). 1996. The Scientific Nature of Geomorphology, 27th Binghamton Symposium in Geomorphology.
30. Riley, S. J., S. D. DeGloria, and R. Elliot. 1999. A terrain ruggedness index that quantifies topographic heterogeneity. Intermountain Journal of Sciences 5:1–4.
31. Seif, A. 2014, Using Topography Position Index for Landform Classification (Case study: Grain Mountain), Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences, Bull. Env. Pharmacol. Life Sci., Vol 3 [11], 33-39.
32. Sappington, J.M., Longshore, K.M., Thompson, D.B., 2007. Quantifying landscape ruggedness for animal habitat analysis: a case study using bighorn sheep in the Mojave Desert. The Journal of Wildlife Management 71, 1419–1426.
33. Schmidt, J., Evans, I. S. and Brinkmann, J, 2003. Comparison of Polynomial models for land surface curvature calculation. International Journal of Geographical Information Science, 17: 8, 797-814.
34. Swanson F.J, Kratz T.K, Caine, N, Woodmansee R.G.1988. Landform effects on ecosystem patterns and processes. BioScience 38, 92-98. doi:10.2307/1310614.
35. Tennis, J.T., 2005. Experientialist epistemology and classification theory: embodied and dimensional classification. Knowledge Organization 32, 79–92.
36. Wang Q.M, Wang D.F, 2011. Sub-pixel mapping based on sub-pixel to sub-pixel spatial attraction model. In: Proceedings of the 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS. 593–596.
37. Weiss, A. )2006(. Topographic Position and landforms Analysis. Poster presentation, ESRI userConference, San Diego, C.A.
38. Wilson, J. P. and Gallant, J. C, 2000. Terrain Analysis Principles and Application, Chichester Wiley press.
39. Wood, J., 1996. Scale-based characterization of digital elevation models. In: Parker, D. Innovations in GIS, Tayler and Francis, London, pp. 163-175.

متن کامل:

تحليل كاركرد بازارچه مرزي باجگيران

جغرافيا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین المللی انجمن جغرافيايی ايران)

سال نوزدهم، شماره 68، بهار 1400

بررسی ویژگی های فرمی سطح زمین براساس شاخص های مورفومتری و با استفاده از GIS

مطالعه موردی: حوضۀ آبخیز فهلیان

حمید بابلی‌مؤخر¹، سعید نگهبان²

تاریخ وصول: 25/12/1397، تاریخ تأیید: 19/10/1398

چکیده

شناخت خصوصیات فیزیکی حوضۀ آبخیز از اولین گام‌هایی است که در بررسی‌های مورفولوژیکی و هیدرولوژیکی ضرورت دارد. این پژوهش سعی دارد با استفاده از شاخص های مورفومتریک ویژگی های فیزیکی و وضعیت شکلی سطح زمین در حوضه آبخیز فهلیان را مورد بررسی قرار دهد. به همین منظور 6 شاخص‌های ژئومورفومتریک؛ انحنای کل، انحنای نیمرخ، انحنای سطح، شاخص TRI، شاخص TPI و شاخص TWI انتخاب و با استفاده از روابط مربوط به هر شاخص و با بهره‌گیری از اکستنشن‌های مربوطه در نرم‌افزار ArcGis 10/3 نقشه‌های هریک از این شاخص‌ها تهیه شد. نتایج حاصل از محاسبه انحنای کل نشان می‌دهد که بیش از نیمی از سطح حوضه(80/52) دارای انحنای مقعر و 20/47 درصد آن از انحنای محدب برخوردار می‌باشد. همچنین حد پایین و بالا برای انحنای سطح به ترتیب 99/2- و 96/3 و برای انحنای نیمرخ به ترتیب 87/4- و 2/4 بدست آمد. بر همین اساس حد پایین و بالای شاخص TPI که حالت گودی و برآمدگی را از یکدیگر تفکیک می‌کند، به ترتیب 2/4-> و 6 < محاسبه شد. مقادیر شاخص TRI که به نوعی اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل مجاور خود می‌باشد از 0 تا 14< محاسبه شد. و در نهایت مقادیر شاخص TWI که نشان‌دهندۀ وضعیّت رطوبت خاک می‌باشد به ترتیب از 5/1-> تا 5/5< محاسبه گردید. درصد مساحت هر یک از مقادیر این شاخص‌ها در سطح حوضه که در نتایج حاصل از این تحقیق بدست آمد می‌تواند در برنامه‌ریزی مختلف مربوط به حوضه آبخیز از جمله فرسایش و رسوب، طبقه بندی لندفرم ها، شناسایی و معرفی مناطق درگیر با خطر زمین‌لغزش‌، مطالعه سیلاب، بررسی و مطالعه منابع آب زیرزمینی و ... مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژگان: مورفومتری، انحناء، شاخص لندفرم، شاخص TRI، حوضۀ آبخیز فهلیان.

مقدمه

فعالیت‌های تکتونیکی همراه با فرآیندهای هیدرولوژی و ژئومورفولوژی و همچنین تغییرات اقلیمی منجر به تغییر در لندفرم‌ها و سیر تکاملی آنها شده است. مورفومتری رویکردی جدید در بررسی و تحلیل کمی لندفرم‌های ژئومورفولوژیکی محسوب می‌گردد(صلحی و سیف، 1397: 53) و ژئومورفومتری روشی مدرن با رویکرد کارتوگرافی-تحلیلی برای نمایش پستی و بلندی‌های سطح زمین با استفاده از ارتفاع زمین در کامپیوتر است. به‌عبارتی ژئومورفومتري علم کمي‌سازي عوارض توپوگرافي، با تمرکز بر استخراج پارامترهاي عوارض سطح زمین براساس مدل رقومي ارتفاع و بر پایه معادلات ریاضی و اشکال هندسی ميباشد(صمدی و همکاران، 1395: 68). اندازه‌گیری‌های کمی به ژئومورفولوژیست‌ها اجازه می‌دهد تا بطور واقعی و معقول لندفرم‌های مختلف را با یکدیگر مقایسـه کنند(ایلانلو، 1399: 168). مقادير کمي عوارض سطح زمین به ويژگيهاي توپوگرافي برميگردد(تنیس³، 2005: 87). اين دانش(ژئومورفومتري) به نوعي يك دانش تلفیقي در زمینه علوم مختلفي همچون رياضیات، علوم زمین و کامپیوتر ميباشد. اين علم زمینه ارتباط علوم مختلفي مثل ژئومورفولوژي و جغرافیا را با مدلهاي عددي و رياضي برقرار کرده است. مدلهاي مختلف ژئومورفومتري اولین بار توسط (ایوانس⁴، 1972: 25) بصورت خلاصه در زمینه تحلیل رياضي عوارض سطح زمین در حالت کلي و در تفکیك عوارض سطح زمین بصورت خاص مورد استفاده قرار گرفت. مورفومتري عوارض سطح زمین نیز در قالب ژئومورفولوژي کمي قبلا توسط (سوانسون⁵، 1988: 96)، (دی⁶، 1995: 5) و (رایدز و تورن⁷، 1996) مورد بررسي قرار گرفته بود. تاکنون مطالعاتی در این زمینه انجام شده که به مواردی از آنها اشاره می‌شود. مکرم و حجتی(2016) ‌به مقایسه طبقه‌بندی لندفرم‌های ارتفاع، شیب و انحناء با شاخص TPI ⁸ در جنوب بجنورد پرداخته‌اند و به این نتیجه رسیدند که مدل TPI جزئیات بیشتری را نمایش می‌دهد. مکرم و همکاران(2015) نسبت به طبقه‌بندی لندفرم‌های گنبد نمکی کرسیا دشت داراب با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی(TP) اقدام کرده‌اند. سیف(2014) در پژوهشی برای طبقه‌بندی لندفرم‌های کوه گرین از شاخص موقعیت توپوگرافی(TP) استفاده کرد.

چارتین⁹ و همکاران (2011) نسبت به طبقه‌بندی لندفرمها با استفاده از مدل رقومی ارتفاع و ضخامت خاک در جنوب غربی پاریس اقدام کردند. نتایج نشان داد که با استفاده از علم مورفومتری میتوان لندفرمها را طبقه‌بندی و خاکهای منطقه را بر اساس ضخامت از یکدیگر متمایز نمود. موسوی و همکاران (2007) در پژوهشی به این نتیجه رسیدند که با استفاده از پارامترهای ارتفاع، شیب، جهت، انحنای مماس و انحنای عمودی استخراج شده از مدل رقومی ارتفاع میتوان پی به ویژگی لندفرمها و طبقه‌بندی آنها برد. لوکا¹⁰ و همکارانش(2007) ارتباط بین خیسی خاک(TWI)¹¹ و خصوصیات توپوگرافی را بررسی و اثبات کردند که توپوگرافی کنترل کنندۀ توزیع مکانی رطوبت خاک، پوشش گیاهی، شوری خاک و بافت خاک است. وایز¹² (2006 ) با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی طبقه‌بندی اتوماتیک لندفرمها را انجام داد و به این نتیجه رسید که این روش بسیار آسان‌تر و دقیق‌تر از روشهای معمولی برای طبقه‌بندی لندفرمهاست. صلحی و سیف(1397) مورفومتری پروفیل طولی دره‌های سهند را مورد ارزیابی قرار داده‌اند. مکرم و همکاران(1396) در پژوهشی استفاده از مدل جاذبه در سنجش از دور را به منظور بررسی شاخص توپوگرافی خیسی در شمال استان فارس مورد بررسی قرار دادند. جعفری رودسری و همکاران(1395) شاخص‌های مورفومتری قدرت بردار(VRM)¹³ نسبت سطح، موقعیت توپوگرافیکی(TP)، انحنای دامنه و شاخص ناهمواری زمین(TRI)¹⁴ را در حوضه گرگانرود با استفاده از GIS بررسی کره اند. صمدی و همکاران(1395) به بررسی شاخص‌های مورفومتری در حوزه آبخیز چهل‌چای استان گلستان بااستفاده از GIS پرداخته اند. تازه و همکاران(1394) در پژوهشی قابليت شاخص‌هاي ژئومورفومتري در استخراج نقشه شبكه آبراهه را در حوزه سه قلعه-همبو سرايان ارزیابی کرده اند. نگهبان و مکرم(1394) به طبقه‌بندی لندفرم‌ها براساس شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) و ارتباط آن با ویژگیهای زمین‌شناسی در حوضه آبخیز حکان شهرستان جهرم پرداختند.

اخیرا استفاده از پارامترهای زبري سطح در موارد زیادي از جمله براي توصیف لندفرمها در مقیاسهاي مختلف و همچنین براي مدل‌سازي هیدرولوژیکی و مخاطرات طبیعی مثل سیل و انواع زمین‌لغزش‌ها بکار میرود(اولیایی و همکاران، 1392). هدف از این پژوهش، بررسی ویژگی های فرمی سطح زمین در حوضه آبخیز فهلیان بر مبنای شاخص‌های مورفومتری و ژئومورفومتری می‌باشد. به همین منظور از شاخص های؛ انحنایکل، انحنای سطح، انحنای نیمرخ، شاخص وضعیّت توپوگرافی، شاخص ناهمواری توپوگرافی و شاخص رطوبت توپوگرافی به منظور طبقه‌بندی، توصیف و معرفی لندفرم‌ها در این حوضه استفاده شده است.

موقعیت جغرافیایی و زمین‌ساختی منطقه مورد مطالعه

حوضه آبخیز فهلیان با مساحت 86/1040 کیلومترمربع در شمال‌غرب استان فارس و در طول جغرافیایی ʺ25 ´21 °51 تا ʺ35 ´53 °51 و عرض جغرافیایی ʺ15 ´7 °30 تا ʺ41 ´28 °30 واقع شده است. حداقل و حداکثر ارتفاع حوضه به ترتیب 760 و2904 می‌باشد. شهرستان رستم، دهستان های فهلیان، بابامیدان و جاوید(مهرنجان) و همچنین روستاهای زیادی در این حوضه واقع شده اند(شکل 1). این حوضه از نظر موقعیّت ژئومورفولوژیکی در زون زاگرس چین‌خورده واقع شده و به دلیل عبور گسل‌ها کازرون و اردکان-فهلیان و بازوهای منشعب از آنها از تکتونیک فعال برخوردار می‌باشد. همچنین بخش عمده حوضه در زیر پهنه ساختاری فارس و بخش کمی از غرب آن در زیر پهنه ایذه واقع شده است. رخنمونهایی از واحدهای سنگهای ژوراسیک تا کواترنر در این محدوده گسترش دارند که از قدیم به جدید شامل سازندهای: فهلیان-سورمه (ژوراسیک)، گدوان و داریان (کرتاسه زیرین)، سازند گورپی و گروه بنگستان شامل سازندهای: کژدمی، سورگاه، سروک و ایلام(کرتاسه) می‌باشند. علاوه‌ بر آن واحدهای ترشیاری شامل سازندهای؛ جهرم، پابده، آسماری و سازند رازک و گچساران در حوضه گسترش دارند. واحدهای جوان‌تر نیز کنگلومرای بختیاری و رسوبات کواترنر می‌باشند(شکل 2). در جدول(1) خصوصیات سنگ شناسی و درصد مساحت واحدهای سنگی حوضه نشان داده شده است.

شکل 1: موقعیت جغرافیایی حوضه

شکل 2: نقشه سنگ شناسی حوضه

جدول 1: خصوصیات سنگ شناسی و درصد مساحت واحدهای سنگی حوضه

واحد	توصیف سنگ شناسی	مساحت KM2	درصد مساحت	واحد	توصیف سنگ شناسی	مساحت KM2	درصد مساحت
Gs	مارن، ژیپس، انیدریت	4/43	17/4	Gv	آهک، مارن، شیل	93/23	29/2
As-Ja	آهک، دولومیت، شیل	2/266	58/25	Fa-Sm	آهک، دولومیت و مارن	23/59	69/5
Bgp	آهک رسی و شیل	3/230	13/22	Pd-Gu	مارن، شیل، آهک	6/194	70/18
Bk	کنگلومرا و ماسه‌سنگ	73/0	07/0	Q	آبرفت و رسوبات کواترنر	6/177	06/17
Dr	آهک	95/26	58/2	Rz	مارن سیلتی	6/17	69/1

روش تحقیق

در پژوهش حاضر ابتدا مطالعات کتابخانه ای به منظور استنباط و تحلیل مباحث نظری موضوع و سپس بررسی های میدانی جهت شناسایی دقیق منطقه صورت گرفت. همچنین بااستفاده از نقشه های زمین شناسی 1:100000 ویژگی زمین ساختی و لیتولوژی منطقه مورد شناسایی قرار گرفت. از آنجاکه مدل ارتفاعی رقومی (DEM) از ابزارهای مهم در مطالعه ناهمواریهای سطح زمین است، استخراج این شاخص‌ها با بهره‌گیری از مدل رقومی ارتفاعی(DEM) با دقت 30 متر و بااستفاده از امکانات موجود در نرم افزارGIS10/3 Arc انجام گرفته است. در نهایت نقشه نهایی این شاخص ها با مقیاس 1:50000 تهیه و تنظیم شد. در ادامه شیوه استخراج و نحوه محاسبه هر کدام از این شاخص‌ها تشریح می شود.

انحنای دامنه و انواع آن

دامنه‌ها نه تنها بخش اعظم مناظر طبیعي را شامل ميشوند، بلکه قسمت کاملي از سیستم زهکشي، آب و رسوبات را براي رودخانه تأمین ميکنند. انحنا به‌منزله یک خاصیت سه‌بعدی از سطح دوبعدی تعریف می‌شود و نشان‌دهندۀ میزان انحراف سطح از صاف‌بودن و یا به‌عبارت دیگر محدب و مقعربودن دامنه را نشان می‌دهد. با افزایش انحنا، نیروی کششی در طول سطح افزایش می‌یابد و باعث تولید شکستگی‌ها می‌شود. بااستفاده از مقادیر عددی و مشتقات حاصل از DEM از قبیل شیب، انحنای پروفیل، انحنای پلان، انحنای عرضی و انحنای کلی دامنه، ویژگیهای مورفومتری لندفرم‌ها استخراج می‌گردد (فیشر¹⁵ و همکاران، 2004: 115؛ پایک¹⁶، 2000: 9؛ وود¹⁷، 1996: 166). مشتقات درجه دوم در ارتباط با تحدب و تقعر و بطورکلی شکل سطح هستند که با نام انحناء شناخته می‌شوند و می‌توان از انحناء برای اندازه‌گیری میزان ناهمواری سطح زمین استفاده نمود. انحنای دامنه تأثیر زیادی برروی سرعت جریان و حالت تقعر و تحدب دامنه ها دارد و با افزایش آن حالت مقعر شده و سرعت جریان کاهش می‌یابد و سرعت نفوذ بیشتر می شود. بنابراین در دامنه های مقعر و همگرا احتمال نفوذ آب بیشتر است که منجر به ایجاد منابع آب زیرزمینی می‌شود(ویلسون و گالانت¹⁸،2000؛ اشمیت¹⁹ و همکاران، 2003). محاسبه انواع انحناء در مدل رقومی ارتفاع رستری به‌صورت پیکسل به پیکسل محاسبه و برای هر سلول از یک معادله چندجملهای درجه چهار استفاده می‌شود (روابط 1 تا 3). در یک پنجره با ابعاد 3*3 محاسبه می‌شود. باتوجه به اینکه محاسبه انحناء در یک پنجره متحرک و با استفاده از هشت همسایه یک سلول انجام می‌گیرد امکان تشخیص سلول‌ها و سطوح محدب و مقعر وجود دارد. در این تحقیق شاخص‌های انحنا بااستفاده از روش زونبرگر-تورن از مدل رقومی ارتفاع و در محیط ArcGIS تهیه شده‌اند(اشکال 3 تا 5).

(رابطه1): انحناء کلی Z=Ax2y2 + Bx2y + Cxy2 + Dx2 + Ey2 + Fxy + Gx + Hy +I

از بین انواع انحناء می‌توان به انحنای پلان و پروفیل به عنوان دو شاخص ژئومورفومتریک اشاره کرد که براساس روابط زیر تهیه و استخراج شده اند.

(رابطه2): انحناء پلان d2+ a* e2- c* d* e)/(d2+ e2)1..5 n* g*(b*

(رابطه3): انحناء پروفیل d2+e2)1..5 b* e2+ c* d* e) / (d2 + e2)(1+( n* g* (a* d2 +

در کلیه این روابط g: قدرت تفکیک مدل رقومی ارتفاع، n: ابعاد پنجره متحرک می‌باشد(احمدآبادی و رحمتی، 1394: 203).

شکل 3: نقشه شاخص انحنای کل

شکل 4: نقشه شاخص انحنای سطح

شکل 5: نقشه شاخص انحنای نیمرخ

شاخص موقعیت توپوگرافیکی(TPI)

شاخص TPI يکي از شاخص‌هاي زبري توپوگرافي است که حالت گودی و برآمدگی را مورد تمایز قرار می‌دهد. این شاخص ارتفاع هر پیکسل در مدل رقومی ارتفاع را با پیکسل مشخص اطراف آن پیکسل مقایسه می‌کند(وایز، 2006)(شکل6). براین اساس TPI منفی نشان‌دهندۀ توپوگرافی کم ارتفاع(کم) (تعقرها و گودال‌ها) و TPI مثبت نشان‌دهندۀ توپوگرافی زیاد(محدب و ستیغ‌ها) می‌باشد. مفهوم کلی و کاربرد شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) به این است که صورت دقیق و غیر توصیفی مرز لندفرمهایی مانند: ارتفاعات، شیب تند، مناطق مسطح، دره و ... را با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی به صورت اتوماتیک و سریع، تعریف و تعیین نماید. به عبارت دیگر مدل TPI راهکار نوینی جهت تعیین کمی لندفرمها است. اما وابستگی و تابعیت مستقیمی با رزولوشن و شعاع پیکسل‌های همسایه دارد. شاخص TPI طبق (رابطه 4) بدست آمد و براساس آن منطقه در 4 کلاس طبقه‌بندی شد شکل(7).

(رابطه 4) TPIi= Z0 –

که Z0= ارتفاع نقطه مدل تحت ارزیابی، Zn=ارتفاع از شبکه، n= تعداد کل نقاط اطراف درنظر گرفته شده در ارزیابی. ترکیب TPI در مقیاس کوچک و بزرگ اجازه می‌دهد تا انواع اشکال درسطح زمین ایجاد شود(مکرم و نگهبان، 1393: 61)(جدول 2).

جدول 2: طبقه بندی انواع لندفرم ها بر اساس شاخص موقعیت توپوگرافی

نوع لندفرم	مقدار TPI
دره های باریک، آبراهه‌ها	TPI≤-1
زهکش های شیب میانی، دره های کم عمق	1> TPI >-1
زهکش های مناطق مرتفع	TPI≥1
دره های U شکل	TPI≤-1
دشت	1, slope≤5°> TPI >-1
دشت های باز	1,slope>5°> TPI >-1
شیب های بالایی، مساها	TPI≥1
یال های موضعی، تپه های موجود در دره	TPI≤-1
یال های شیب میانی، تپه های کوچک موجود در دشت	1>TPI >-1
قله کوه، یال های مرتفع	TPI≥1

شکل 6: نمایش شاخص موقعیت توپوگرافی(وایز، 2006)

$img0$

شکل 7: نقشه شاخص TPI

شاخص ناهمواری(زبری) زمین (TRI)

ناهمواري زمین تعریف هاي مختلفی مثل ناهمواري توپوگرافی، شکستگی، یا صخره اي و شیب دار بودن دارد. به طور کلی خصوصیات قوس ژئومتري سطح، پارامترهاي زبري سطح نامیده می شود. در ابتدا ويدلي²⁰(برری²¹، 2002) روشي براي کمي سازي زبري ارائه نمود که اين کمیت بعداً توسط (بیسوم²²) توسعه داده شد و به شاخص زبري سطح زمین (²³LSRI) معروف شد. اين شاخص بر اين فرض استوار است که زبري تابعي از مجموع طول خطوط تراز در سطح موردنظر است. LSRI و متغیرهاي مربوط به آن توسط محققین مختلفي مورد بررسي قرارگرفته شده است و (بلیچ²⁴ و همکاران، 1997؛ هو ایچ استیتر²⁵ و همکاران، 2008؛ اولایا²⁶، 2009؛ خاندوری و کومار²⁷، 2011 و ریلی²⁸ و همکاران، 1999) از داده هاي رقومی زمین و سیستم اطلاعات جغرافیايي (GIS) استفاده کردند تا يك شاخص زبري سطحي به نام (TRI) را ايجاد کنند که تغییرات کلي ارتفاع در يك سطح خاص را به صورت کمي بیان کند. در نهایت شاخص ناهمواری زمین(TRI) توسط ریلی و همکاران (1999) ارائه شد. در ژئومرفولوژي کمی، زبري سطح با استفاده از ارزش سطوح ارتفاعی مورد استفاده قرار میگیرد. این شاخص در واقع به نوعی اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل اطراف خود می‌باشد. برای این کار ارتفاع هر پیکسل از پیکسل‌های اطراف خود کم شده و برای مثبت کردن این اعداد آنها را به توان 2 رسانده، از آنها میانگین گرفته و دوباره ریشه دوم آن حساب می‌شود و به پیکسل موردنظر نسبت داده می‌شود(صمدی و همکاران، 1395: 71). در شکل(8) نمایش گرافیکی شاخص ناهمواری زمین(TRI) با محاسبه اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل اطراف خود و ناهمواری سطح زمین (LSRI) با استفاده از چگالی خطوط کانتور در یک منطقه نشان داده شده است. همچنین شکل(9) مقایسه و انطباق نقشه سایه روشن با وضعیت تراکم خطوط تراز در سطح حوضه را نشان می دهد. شاخص ناهمواری زمین(TRI) بااستفاده از نقشه DEM و از طریق (رابطه 5) و شکل (10) محاسبه می شود. در این پژوهش شاخص زبري سطح در نرم‌افزار ArcGIS و بر پایه مدل ارتفاع رقومی ((DEM با دقت 30 متر محاسبه و در 4 کلاس طبقه‌بندی شد شکل(11). تغییرات این شاخص با نئوتکتونیک و فرسایش در ارتباط است. مناطق دارای بالاآمدگی زیاد مقدار شاخص بالایی را نشان می‌دهند.

(رابطه 5) .

P: تعداد پیکسل اطراف و ZMd: میانگین تفاضل 8 پیکسل اطراف هر پیکسل می باشد.

شکل 8: نمایش گرافیکی اندازه‌گیری ناهمواری‌ها بااستفاده از شاخص TRI و LSRI (ساپینگتون و همکاران، 2007)

شکل 9: مقایسه و انطباق نقشه برجسته‌نما و وضعیت تراکم خطوط تراز حوضه

شکل 10: تصویر الگوریتم محاسباتی شاخص TRI (ریلی و همکاران، 1999)

شکل 11: نقشه شاخص TRI

شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)

خصوصيات خاك روي تحول و پيدايش رواناب اثر داشته و بايد در محاسبات مربوط به آن درنظر گرفته شوند. اين خصوصيات ميتواند با عامل هيدرولوژيك حداقل سرعت نفوذپذيري در حالت مرطوب بودن طولاني مدت خاك بيان گردد(حسین زاده و نوروزی طیولا، 1396: 155) .رطوبت خاك نقش اساسی را در بسیاري از کاربردهاي مرتبط با آب از جمله مدیریت منابع آب، تحلیل خشکسالی، کشاورزي و مطالعات تغییر اقلیم ایفا میکند(متکان و همکاران، 1397: 144). در بین خصوصیات توپوگرافی، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) ابزار مفیدی برای تعیین وضعیت رطوبت خاک به حساب می آید. این شاخص ارتباط زیادی با میزان سطح آب زیر زمین در یک منطقه دارد(اتکینسن²⁹، 1997: 842) و در مطالعات مختلف بکار می رود. بطور نمونه برای بررسی شیب زمین و مواد آلی خاک(ژئو و همکاران³⁰، 2009: 761) ویژگیهای هیدرولوژیکی و شیمیایی خاک ها)وانگ و وانگ³¹، 2011: 594)، به‌منظور تعیین مسیرهای هیدرولوژیکی یا حتی فرآیندهای بیولوژیکی(موآد و فودی³²، 2012: 86) کاربرد دارد.

این شاخص ترکیب پستی و بلندی بوده که نسبت بین شیب‌ها را در حوضه به نمایش می‌گذارد. این شاخص با جریان های سطحی موجود در حوضۀ آبخیز و مساحت حوضۀ آبخیز ارتباط مستقیم و با شیب حوضۀ آبخیز نسبت عکس دارد. شاخص مذکور بااستفاده از مدل رقومی ارتفاع طبق (رابطه 6) و در نرم‌افزار SAGA-GIS محاسبه در چهار کلاس طبقه‌بندی شد گردید شکل(12).

(رابطه 6) TWI=1n(As/tan(b))

که در آن؛ As: مساحت حوضه آبخیز و b: گرادیان شیب بر حسب درجه است. به کمک این شاخص میتوان گرایش آب به تجمع در هر نقطه از حوضۀ آبخیز و تمایل به انتقال آب به پایین دست حوضۀ آبخیز را توصیف کرد.

$img0$

شکل 12: نقشه شاخص TWI

نتایج و بحث

در منطقه موردمطالعه انحنای کل در دو طبقه مقعر و محدب تقسیم‌بندی شد. براساس نتایج حاصل از محاسبه انحنای کل، 80/52 درصد منطقه دارای انحنای مقعر و 20/47 درصد آن دارای انحنای محدب می‌باشد.

همچنین نقشه انحنای سطح حوضه در چهار طبقه از حداقل 99/2- تا حداکثر 96/3 محاسبه و تهیه شد. انحنای سطح، بیانگر تغییرات جهت در طول یک منحنی می‌باشد و بنابراین نشان‌دهندۀ واگرایی و همگرایی توپوگرافیکی است. مقادیر مثبت انحنای پلان، واگرایی جریان را نشان داده؛ که در برگیرنده خط‌الرأس‌ها و ستیغ‌ها است و مقادیر منفی آن همگرایی جریان(دره‌ها) را نشان می‌دهد. واحد اندازه‌گیری انحناء بر حسب رادیان بر متر یا درجه بر متر(درجه در 100متر) بیان می‌گردد. براساس نتایج حدود 52 درصد وسعت حوضه دارای انحنای سطح 0 تا 96/3 می باشد که این مسئله نیز نشان دهنده فراوانی خط الرأس ها و ستیغ ها در سطح حوضه است. در مجموع وسعت تقریباً یکسان سطوح محدب و مقعر و به عبارتی واگرا و همگرا براساس دو شاخص انحنای کل و انحنای سطح بیانگر توزیع متعادل آبراهه ها در سطح حوضه به صورت واگرا و همگرا می باشد.

انحناي پروفیل، انحنا در طول خط حداکثر شیب می‌باشد و این را به‌عنوان نرخ تغییر شیب تعریف میکند. به عبارتی انحنای پروفیل معرف اندازه تغییر شیب منحنی میزان، در طول مسیر جریان است و نشان‌دهنده شدت جریان آب و فرآیندهای حمل و رسوبگذاری می‌باشد. مقدارهاي مثبت نشان‌دهنده انحناي مقعر است (به‌عنوان مثال هنگامی که آب جاري شود، در این شیبها سرعت کاهش می‌یابد) و ارزش‌هاي منفی نشان می‌دهد انحناي محدب که در آن سرعت جریان افزایش می‌یابد. حد پایین و بالای این شاخص در حوضه مورد مطالعه به ترتیب 87/4- و 2/4 می‌باشد. براساس نتایج بیش از 30 درصد از سطح حوضه دارای انحنای نیمرخ 87/4- تا 0 می‌باشد. بطورکلی انحنای دامنه تأثیر زیادی روی سرعت جریان و حالت تقعر و تحدب دامنه‌ها دارد و با افزایش آن حالت مقعر شده و سرعت جریان کاهش می‌یابد و سرعت نفوذ بیشتر می‌شود. بنابراین در دامنه‌های مقعر و همگرا احتمال نفوذ آب بیشتر است که منجر به ایجاد منابع آب زیرزمینی می‌شود (ویلسون و گالانت، 2000؛ اشمیت و همکاران، 2003).

شاخص موقعیت توپوگرافی که حالت گودی و برآمدگی را مورد تمایز قرار می‌دهد، به عنوان یکی از شاخص‌های مورفومتریک در نظر گرفته شده است. حد پایین و بالای شاخص TPI برای منطقه موردمطالعه به ترتیب 2/4- تا 6< می‌باشد. مناطق با TPI منفی نشان‌دهندۀ توپوگرافی کم ارتفاع (کم) (تقعرها و گودال ها) و TPI مثبت نشان‌دهنده توپوگرافی زیاد( محدب و یا ستیغ ها) می‌باشد. براساس نتایج 63/43 درصد از مساحت حوضه دارای TPI معادل 2/4- تا 6/0 می باشد. مقدار عددی مذکور برای شاخص TPI نشان دهنده لندفرم زهکش های شیب میانی و دره های کم عمق می باشد. شاخص TRI یا شاخص ناهمواری زمین همانطور که اشاره شد به نوعی اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل اطراف خود می‌باشد. این شاخص برای منطقه موردمطالعه از حداقل صفر تا بیش از 14 تقسیم‌بندی شده است. بر اساس نتایج حاصل از محاسبه این شاخص بیش از 38 درصد حوضه از شاخص TRI معادل 7 تا بیش از 14 برخوردار می‌باشد. از آنجاکه مقدار بالای این شاخص نشان دهنده تکتونیک فعال می‌باشد بنابراین بخش زیادی از حوضه از فعالیت نئوتکتونیک برخوردار است. عمده مناطق با شاخص TRI کمتر از 5/3 در جنوب‌غربی حوضه گسترش دارد(شکل11) که این قسمت بخش دشتی و هموار حوضه را شامل می‌شود.

اطلاعات مربوط به بالادست یک حوضۀ آبخیز می تواند برای مطالعات هیدرولوژیکی آن حوضه مفید باشد. یکی از شاخص های موجود در ژئومورفولوژی که برای مطالعات کمی حوضۀ آبخیز بکار می رود، شاخص توپوگرافی مرکب یا شاخص خیسی است. شاخص رطوبت توپوگرافی یا TWI در سطح حوضه نیز محاسبه و بدست آمد. مقدار این شاخص در حوضه مورد مطالعه بین 5/1- تا بیش از 5/5 بدست آمد. درصد مساحت هر یک از طبقات این شاخص در جدول(3) محاسبه و نمایش داده شده است.

جدول 3: درصد مساحت هر یک از طبقات شاخص های محاسبه شده در سطح حوضه

-1,-1	0,-1	1,-1
-1,0	0,0	1,0
-1,1	0,1	1,1

If each square represents a grid cell on a digital

elevation model, then

TRI = Y [(xij –x00)2 ]1/2 where xij = elevation of

each neighbor cell to cell (0,0).

The docell command is:

DOCELL ssdiff = ((sqr(el(0,0) –el(-1,-1)))+

((sqr(el(0,0) –el(0,-1)))+ …((sqr(el(0,0) –el(1,1))).

TRI = sqr(ssdiff)

end

Where: ssdiff = temprorary scalar, square feet,

and el= name of elevation grid.

شاخص		کلاس	مساحت(هکتار)		درصد مساحت
انحنای کل		مقعر	54/54945		80/52
محدب	6/49134			20/47
انحنای سطح		5/0-_99/2-	71/10999		56/10
0_5/0-	02/39724			16/38
5/0_0	15/48288			40/46
96/3_5/0	17/5068			87/4
انحنای نیمرخ		5/0-_87/4-	34/5816		58/5
1/0-_5/0-	56/25000			02/24
3/0_1/0-	93/58047			77/55
2/4_3/0	22/15215			61/14
شاخص TPI		2/4->	05/17194		52/16
6/0_2/4-	52/45416			63/43
6_6/0	48/30984			76/29
6<	09/10485			07/10
شاخص TRI		5/3_0	9/29511		35/28
7_5/3	07/34409			06/33
14_7	46/33668			34/32
14<	71/6490			23/6
شاخص TWI		5/1->	11/18655		92/17
5/2_5/1	19/37376			91/35
5/5_5/2	7/39665			11/38
5/5<	14/8383			05/8

نتیجه گیری

بررسی ویژگی‌های حوضه‌های آبخیز و اولویت‌بندی آنها از نظر مدیریت، به ویژگیهای متعددی از جمله وضعیت مورفومتری سطح حوضه آبخیز وابسته است. شناخت این ویژگی‌ها، مدیریت هر چه بهتر حوضه آبخیز را از نظر فرسایش و رسوب، مطالعه سیلاب، بررسی منابع آب زیرزمینی، نفوذ رواناب و مدیریت و پایداری دامنه‌ها میسر می‌سازد. در این پژوهش پارامترهای مورفومتریک؛ انحنای کل، انحنای نیمرخ، انحنای سطح، شاخص ناهمواری زمین، شاخص موقعیّت توپوگرافی و شاخص رطوبت نسبی در حوضۀ آبخیز فهلیان استخراج و محاسبه گردید. نتایج بررسی‌ها نشان داد که منطقه مطالعاتی از نظر انحنای کل تقریبا به طور نصف در حالت محدب(52 درصد) و مقعر(48 درصد) قرار دارد که این مورد بیانگر توزیع متعادل آبراهه‌ها در سطح حوضه به صورت واگرا و همگرا می‌باشد. حداقل و حداکثر شاخص محاسبه شده برای انحنای سطح به ترتیب 99/2- و 96/3 می باشد.

همچنین نتایج نشان می‌دهد حدود 52 درصد وسعت حوضه دارای انحنای سطح 0 تا 96/3 می باشد که این مسئله نیز نشان دهنده فراوانی خط الرأس ها و ستیغ ها در سطح حوضه است. در مجموع وسعت تقریباً یکسان سطوح محدب و مقعر و به عبارتی واگرا و همگرا براساس دو شاخص انحنای کل و انحنای سطح بیانگر توزیع متعادل آبراهه‌ها در سطح حوضه به صورت واگرا و همگرا می باشد. همچنین حداقل و حداکثر شاخص محاسبه‌شده برای انحنای نیمرخ به ترتیب 87/4- و 2/4 می‌باشد. انحنای دامنه تأثیر زیادی برروی سرعت جریان و حالت تقعر و تحدب دامنه‌ها دارد و با افزایش آن حالت مقعر شده و سرعت جریان کاهش می‌یابد و سرعت نفوذ بیشتر می‌شود. بنابراین در دامنه‌های مقعر و همگرا احتمال نفوذ آب بیشتر هست که منجر به ایجاد منابع آب زیرزمینی می‌شود. براساس نتایج 63/43 درصد از مساحت حوضه دارای TPI معادل 2/4- تا 6/0 می‌باشد. که نشان‌دهندۀ لندفرم زهکش‌های شیب میانی و دره‌های کم عمق می‌باشد. وجود این لندفرمها با TPI کم موجب افزایش زمان تأخیر جریانهای سطحی در حوضه شده و نفوذ آب را باعث می‌شود که می‌تواند تأثیر به سزایی در ذخیره نزولات و رواناب‌های سطحی داشته باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد بیش از 38 درصد حوضه از شاخص TRI معادل 7 تا بیش از 14 برخوردار می‌باشد که نشان می‌دهد بخش زیادی از حوضه از فعالیت نئوتکتونیک برخوردار است. شاخص رطوبت توپوگرافی یا TWI در سطح حوضه نیز محاسبه و بدست آمد. مقدار این شاخص در حوضه مورد مطالعه بین 5/1- تا بیش از 5/5 محاسبه شده است. نتایج حاصل از محاسبه شاخص‌های مورداستفاده و نقشه‌های حاصل می‌تواند در برنامه‌ریزی مختلف مربوط به حوضه آبخیز که به آنها اشاره شد مورد استفاده قرار گیرد.

منابع

1. احمدآبادی، علی؛ رحمتی، مریم (1394): کاربرد شاخص‌های کمی ژئومورفومتریک در شناسایی پهنه‌های مستعد زمین‌لغزش بااستفاده از مدل SVM، (مطالعۀ موردی: آزادراه خرم‌آباد-پل‌زال)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره 3، صص 213-197.

2. اولیایی، علیرضا، نظری سامانی، علی‌اکبر، تیموریان، تیمور و رزندی، یوسف(1392): کاربرد شاخص‌هاي زبري سطح در مدل‌سازي حوزه آبخیز مطالعه موردي: حوزه آبخیز بجنورد) مجموعه مقالات اولین همایش ملّی مدیریت منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس.

3. ایلانلو، مریم (1399): بررسی تکتونیک فعال حوضه آبریز دالکی با استفاده از شاخص های ژئومورفیک و شواهد ژئومورفولوژیکی، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال هجدهم، شماره 66، صص 185-168.

4. تازه، مهدی، اسدی، مریم و کلانتری، سعیده(1394): ارزيابي قابليت شاخص‌هاي ژئومورفومتري در استخراج نقشه شبكه آبراهه (مطالعه موردي: حوزه سه قلعه-همبو سرايان)، پژوهش هاي ژئومورفولوژي كمي، شماره 1، 144-134.

5. جعفری‌رودسری، مسعود، جلالی، سعیده، صمدی قشلاقچائی، محمود و صمدی ارقینی، حجت الله (1395): بررسي شاخص هاي مورفومتري حوضه گرگانرود با استفاده از GIS، همایش ملی ژئوماتیک، دانشگاه آزاد اسلامی.

6. حسین زاده، محمدمهدی و نوروزی طیولا، رعنا(1396): برآورد ارتفاع رواناب با استفاده از روش شماره منحني و ابزار Arc CN-Runoff، مطالعه موردي: حوضه آبخيز كشار، تهران، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال پانزدهم، شماره 53، صص 163-151.

7. صلحی، سینا و سیف، عبدالله(1397): مورفومتری پروفیل طولی دره های سهند، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، شماره 4، 1397، صص 69-53.

8. صمدی، میثم، جلالی، سعیده، کرنژادی، آیدینگ و صمد قشلاقچائی، محمود(1395): بررسی شاخصهای مورفومتری در حوضه آبخیز چهل‌چای استان گلستان با استفاده ازGIS ، مجله علمی ترویجی- مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، صص، 74-67.

9. متکان، علی اکبر، عاشورلو، داود، عقیقی، حسین و گل‌صفتان، غلامرضا(1397): ریزمقیاس‌سازي داده رطوبت خاكESA با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال شانزدهم، شماره 57، صص 157-145.

10. مکرم، مرضیه؛ نگهبان، سعید(1393): طبقه‌بندی لندفرم‌ها بااستفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) (مطالعه موردی: منطقه جنوبسی شهرستان داراب)، فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی(سپهر)، دوره 23، شماره 92، صص 65-57.

11. مکرم، مرضیه، حجتی، مجید و زارعی، عبدالرسول(1396): استفاده از مدل جاذبه در سنجش از دور به منظور بررسی شاخص توپوگرافی خیسی، اکوهیدرولوژی، دورۀ 4، شماره 1، صص 245-237.

12. نگهبان، سعید و مکرم، مرضیه(1394): طبقه بندی لندفرم ها براساس شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) و ارتباط آن با ویژگی های زمین شناسی در حوضه آبخیز حکان شهرستان جهرم، پژوهش های فرسایش محیطی، صص 89-75.

13. Atkinson PM. 1997, Sub-pixel target mapping from soft-classified, remotely sensed imagery Photogram. Engineering Remote Sensing. 71 (7): 839–846.

14. Berry JK. 2002, Use surface area for realistic calculations. Geoworld. 15(9): 20.

15. Bleich VC, Bowyer RT, Wehausen JD. 1997, Sexual segregation in mountain sheep: resources or predation? Wildlife Monographs. Pp. 134:1–50.

16. Day MJ. 1995, Surface roughness as a discriminator of tropical karst styles. Zeitschrift fu¨r Geomorphologie 32 (Supplement). 1–8.

17. Evans IS. 1972, General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. In: Chorley, R.J. (ed.): In Spatial analysis in geomorphology, Methuen & Co. Ltd, London. Pp. 17-90.

18. Fisher P, Wood J, Cheng T. 2004, Where is Helvellyn? Fuzziness of Multiscal Landscape Morphometry, Transactions of the Institute of British Geograhper. No. 29, pp, 106-128.

19. Guo PT, Liu HB, Wu W. 2009, spatial prediction of soil organic matter using terrain attributes in a hilly area, International Conference on Environmental Science and Information Application Technology. China. (3) 1: 759-762.

20. Hoechstetter S, Walz U, Dang, LH, Thinh, NX. 2008, Effects of topography and surface roughness in analyses of landscape structure – A proposal to modify the existing set of landscape metrics, Landscape Online 3. Pp. 1-14. DOI:10.3097/LO.

21. Khanduri K, Kumar S. 2011, Geomorphological study of Atagad Basin, Chamoli District, Uttarakhand: GIS and Remote Sensing approaches, INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMATICS AND GEOSCIENCES Volume 2. No 2.

22. Luca C, Si BC, Farrell, RE. 2007, Upslope length improves spatial estimation of soil organic carbon content. Canada Journal of Soil Science. (87) 1: Pp. 291-300.

23. Mokarram, M. Roshan, G. and Negahban, S. 2015, Landform classification using topography position index (case study: salt dome of Korsia-Darab plain, Iran), Model. Earth Syst. Environ. DOI 10.1007/s40808-015-0055-9.

24. Mokarram, M and Hojati, M. 2016, Comparison of Landform Classifications of Elevation, Slope, Relief and Curvature with Topographic Position Index in South of Bojnoord, DOI:10.18869/modares. Ecopersia.4.2.1343.

25. Mousavi, SR. Fallah, A. Abbasnejad, RA. And Shabani, M. 2007, The Aster DEM Generation for geomorphometric analysis of central alborz mountains, Iran. www.isprs2007ist.itu.edu.tr/18. pdf.

26. Muad AM, Foody GM. 2012, Super-resolution mapping of lakes from imagery with a coarse spatial and fine temporal resolution. Journal of Applied Earth Observation Geo information. (12) 1: 79–91.

27. Olaya, V., 2009. Basic land-surface parameters. In: Hengle, T., Reuter, H.I. (Eds.), Geomorphometry: Concepts, Software, Applications (Developments in Soil Science), vol. 33. , Elsevier, Amsterdam, pp. 3–30.

28. Pike, R. J., 2000. Geomorphology - Diversity in quantitative surface analysis, Progress in Physical Geography, No. 24, Pp. 1-20.

29. Rhoads, B.L., Thorn, C.E. (Eds). 1996. The Scientific Nature of Geomorphology, 27th Binghamton Symposium in Geomorphology.

30. Riley, S. J., S. D. DeGloria, and R. Elliot. 1999. A terrain ruggedness index that quantifies topographic heterogeneity. Intermountain Journal of Sciences 5:1–4.

31. Seif, A. 2014, Using Topography Position Index for Landform Classification (Case study: Grain Mountain), Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences, Bull. Env. Pharmacol. Life Sci., Vol 3 [11], 33-39.

32. Sappington, J.M., Longshore, K.M., Thompson, D.B., 2007. Quantifying landscape ruggedness for animal habitat analysis: a case study using bighorn sheep in the Mojave Desert. The Journal of Wildlife Management 71, 1419–1426.

33. Schmidt, J., Evans, I. S. and Brinkmann, J, 2003. Comparison of Polynomial models for land surface curvature calculation. International Journal of Geographical Information Science, 17: 8, 797-814.

34. Swanson F.J, Kratz T.K, Caine, N, Woodmansee R.G.1988. Landform effects on ecosystem patterns and processes. BioScience 38, 92-98. doi:10.2307/1310614.

35. Tennis, J.T., 2005. Experientialist epistemology and classification theory: embodied and dimensional classification. Knowledge Organization 32, 79–92.

36. Wang Q.M, Wang D.F, 2011. Sub-pixel mapping based on sub-pixel to sub-pixel spatial attraction model. In: Proceedings of the 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS. 593–596.

37. Weiss, A. )2006(. Topographic Position and landforms Analysis. Poster presentation, ESRI userConference, San Diego, C.A.

38. Wilson, J. P. and Gallant, J. C, 2000. Terrain Analysis Principles and Application, Chichester Wiley press.

39. Wood, J., 1996. Scale-based characterization of digital elevation models. In: Parker, D. Innovations in GIS, Tayler and Francis, London, pp. 163-175.

[1] - دکترای ژئومورفولوژی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران، نویسنده مسئول(ایمیل: h.baboli52@yahoo.com)

[2] - استادیار ژئومورفولوژی، بخش جغرافیا، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

[3] . Tennis

[4] . Evans

[5] . Swanson

[6] . Day

[7] . Rhoads and Thorn

[8] . Topographic Position Index

[9] . Chartin

[10] . Luca

[11] . Topographic Wetness Index

[12] . Weiss

[13] . Vector Ruggedness Measure

[14] . Terrain Ruggedness Index

[15] . Fisher

[16] . Pike

[17] . Wood

[18] . Wilson and Gallant

[19] . Schmidt et al

[20] 1- Widdly

[21] 2- Berry

[22] 3 - Beasom

[23] 4 - Land surface ruggedness index

[24] 5- Bleich

[25] 6- Hoechstetter

[26] 7-Olaya

[27] 8- Khanduri and Kumar

[28] 9- Riley

[29] . Atkinson

[30] . Guo et al

[31] . Wang and Wang

[32] . Muad and Foody

پیوندهای سایت

مراکز مرتبط

پشتیبانی

صفحات رسمی

اشتراک گذاری

آدرس مقاله

بررسی ویژگی‌های فرمی سطح زمین براساس شاخص‌های مورفومتری و با استفاده از GIS (مطالعه موردی: حوضۀ آبخیز فهلیان) (مقاله پژوهشی)

رایمگ