%38تخفیف
دانلود: برآورد نفوذپذیری خاک از طریق سنجش از دور و استفاده آن در مدل LISEM برای پیش بینی فرسایش حوضه آبخیز لیقوان
تعداد 139صفحه در فایل word
دكتري
در رشتهي علوم خاک – گرايش فیزیک و حفاظت خاک
برآورد نفوذپذیری خاک از طریق سنجش از دور و استفاده آن در مدل LISEM برای پیش بینی فرسایش حوضه آبخیز لیقوان
Estimating soil infiltration rate by remote sensing and its using in LISEM model for Lighvan watershed erosion prediction
مقدمه
نفوذپذیری خاک به فرایند ورود آب از سطح به داخل خاک اطلاق میشود. نفوذپذیری سطحی نه تنها بر نیاز آب جامعه گیاهی بلکه بر مقدار رواناب سطحی که وجود آن خطر فرسایش خاک را دربر دارد، اثر میگذارد. رابطه بین سرعت نفوذ با زمان به صورت غیرخطی بوده و با گذشت زمان کاهش مییابد. کلمنس (Clemmens, 1983) اعتقاد دارد که به کار بردن روابط تئوری موجود برای تعیین میزان نفوذپذیری خاک نیاز به یک سری فرضیاتی جهت ساده سازی دارد که با این وجود تئوری مذکور کاربرد راحتی نخواهند داشت. از این رو غالبا از مدلهای ریاضی متکی به دادههای آزمایش برای توصیف فرآیند نفوذ در مزرعه استفاده میشود. مدلهای مختلفی برای این منظور ارائه شدهاند که میتوان به گرین و امپ (Green & Ampt, 1911)، کوستیاکوف (Kostyakov, 1932)، فیلیپ (Philip, 1957) و … اشاره کرد. برای استفاده از این مدلها نیاز هست تا مقدار نفوذ به طرق مختلف اندازهگیری گردد. از معمولترین روشهای اندازهگیری، روش استوانه مضاعف است که نیاز به حجم بالای آب داشته و زمانبر میباشد. استفاده از اطلاعات و تصاویر ماهوارهای از جمله مواردی است که در اکثر علوم به ویژه در علم خاکشناسی به سرعت جای خود را باز کرده و در تعیین یا برآورد بسیاری از پارامترهای خاکی مانند رطوبت خاک سطحی (Wang & Qu, 2009)، ماده آلی سطحی (F. Chen, Kissel, West, & Adkins, 2000) (Ayoubi, Shahri, Karchegani, & Sahrawat, 2011)، سرعت تبخیر (W. G. M. Bastiaanssen, Menenti, Feddes, & Holtslag, 1998)، ضریب بازتاب سطح (پرویز،لاله, خلقی, ولیزاده, & نژاد, 1389)، فرسایش خاک (De Roo, Wesseling, & Ritsema, 1996) و … کاربرد پیدا کرده است.
برآورد میزان دقیق فرسایش خاک، یکی از بزرگترین چالشهای اساسی در مدیریت حفاظت خاک و طبعا مطالعات منابع طبیعی و طرحهای زیست محیطی بوده (Bhuyan, Kalita, Janssen, & Barnes, 2002) و از جمله مواردی است که در تمام بخشهای مختلف پروژههای هیدرولوژیکی، هیدرولیکی و به ویژه طرحهای مدیریت جامع منابع آب و خاک و توسعه آبخیز ضروری است (بهنیا & ضیای, 1386). معمولا در نواحی که مشکلات فرسایش خاک وجود دارد، اطلاعات اندکی از مقدار فرسایش خاک و اثرات بلند مدت مدیریتهای مختلف فراهم میباشد (De Roo et al., 1996). اندازهگیریهای مستقیم فرسایش خاک و پارامترهای موثر در آن، مستلزم یک پروسه بسیار زمانبر و غالبا هزینهبر میباشد، لذا استفاده از یک سری مدلهای تجربی و تئوریکی یا فرآیندی جهت برآورد مقدار فرسایش و رسوب برای مناطق مختلف از دهههای پیش ضرورت پیدا کرده است. از جمله از این مدلها میتوان USLE، MPSIAC، FAO، AGNEPS، WEPP و غیره را نام برد. در تمامی مدلهای فوق حداقل برای تعیین برخی پارامترها، نیاز به آزمایشهای مزرعهای- میدانی میباشد و به علت هزینهها و کار زیاد، اغلب مدلهای مذکور قابل کاربرد برای تمامی حوضهها به خصوص حوضههای بزرگتر نمیباشند. لذا در تحقیقات مختلف تعدادی از این مدلها برای بعضی حوضههای خاص که اطلاعات مورد نیاز برای ارزیابی آنها کم و بیش فراهم میباشد، آزمایش شده و نتایج برای دیگر حوضههای نزدیک تعمیم داده میشود.
اغلب اوقات تصمیماتی که توسط برنامهریزان و سیاستگذاران خاک و محیط زیست اتخاذ میگردد به صورت منطقهای یا استانی میباشند. چنین تصمیمگیریهایی نیاز به اطلاعات منطقهای در مقیاس بزرگتر (نه اطلاعات حوضهای) دارند. استفاده از مدلهای کوچک مقیاس مانند مدلهای اشاره شده که توان استخراج اطلاعات برای یک حوضه خاص را دارا میباشند، برنامهریز را مجبور به برونیابی و تعمیم نتایج یک بخش کوچک به کل منطقه میکند (De Roo et al., 1996). از این رو استفاده از مدلهای بزرگ مقیاس در حال حرکت به سمت تبدیل شدن به یک ضرورت میباشد. محققین جهت پاسخ یافتن به این نیاز، به استفاده از شبیهسازهای کامپیوتری و استفاده از تصاویر و اطلاعات ماهوارهای گرایش پیدا کردهاند. تاکنون مدلهای مختلفی در این راستا ارائه شده است که نتایج آنها اطلاعات ارزشمندی را برای برنامهریزان و سیاستگذاران جهت تعیین مدیریت بهینه اراضی فراهم نموده است که از آن جمله میتوان به مدلهای ارائه شده توسط دی جانگ و همکاران (De Jong et al., 1999) و لیس و همکاران (Leys, Butler, Yang, & Heidenreich, 2010) برای برآورد فرسایش خاک اشاره کرد.
مدل LISEM (De Roo et al., 1996) یکی از مدلهایی است که بر پایه اطلاعات ماهوارهای و سنجش از دور جهت برآورد فرسایش خاک ارائه شده است. این مدل یک مدل فرآیندی است و برای پیشبینی میزان فرسایش از بارشهای انفرادی طراحی شده است. این مدل از نقشههای رستری تصاویر ماهوارهای مانند نقشه ارتفاع رقومی (DEM)، نقشه کاربری اراضی، نقشه پوشش گیاهی و نقشه خاک به همراه دادههای بارندگی ثبت شده در ایستگاههای باران سنج و تعداد محدودی اندازهگیری زمینی (مانند دادههای زمینی نفوذپذیری خاک) به عنوان دادههای ورودی خود استفاده میکند. از جمله محدودیتهای این مدل میتوان به عدم در نظر گرفتن فاکتور تبخیر و تعرق در معادله بیلان آب (De Roo et al., 1996) و همچنین نیاز به اندازهگیریهای زمینی نفوذپذیری خاک به عنوان یک پارامتر زمانبر اشاره کرد. در نظر نگرفتن فاکتور تبخیر و تعرق در معادله بیلان آب با توجه به تک واقعهای بودن مدل و گامهای زمانی کوتاه آن میتواند منطقی باشد. ولی لزوم اندازهگیری و تعیین مشخصات نفوذ آب به خاک به عنوان یک پارامتر زمانبر با هدف اصلی مدل که پیش بینی سریع فرسایش خاک در منطقه یا حوضه می باشد، مغایر است.
در مرحله نخست تحقیق حاضر ابتدا یکسری از خصوصیات خاک مانند رطوبت سطحی، مقدار ماده آلی سطحی، پوشش گیاهی، شیب زمین و … که در ارتباط با میزان نفوذپذیری خاک میباشند با استفاده از تصاویر ماهوارهای سنجنده MODIS برآورد شده و با مقادیر اندازهگیری شده مقایسه خواهند شد. سپس یکسری توابع انتقالی بین خصوصیات فوق (استخراج شده از طریق تصاویر ماهوارهای) به همراه خصوصیات سهلالوصول صحرایی مانند بافت و مقدار نفوذپذیری خاک ایجاد خواهد شد تا در صورت برخورداری از دقت کافی در پیشبینیهای نفوذپذیری خاک به عنوان یک روش سادهتر و کم هزینهتر پیشنهاد گردد. برآورد دقت مدل LISEM به عنوان یک مدل مبتنی بر اطلاعات سنجش از دور در برآورد میزان فرسایش خاک برای شرایط حوضه لیقوان در استان آذربایجان شرقی از دیگر اهداف تحقیق حاضر میباشد که در فاز دوم این پژوهش صورت خواهد گرفت. برای این کار از تصاویر ماهوارهی ASTER استفاده خواهد شد. در مرحله آخر تحقیق تلاش خواهد شد تا از تابع انتقالی ایجاد شده در مرحله اول تحقیق برای برآورد نفوذپذیری خاک مورد نیاز در مدل LISEM اقدام شود و یا با استفاده از خصوصیات خاک برآورد شده در مرحله اول اقدام به پیشبینی پارامترهای مدل نفوذپذیری خاک به کار رفته در مدل LISEM خواهد شد تا از این طریق به سادهسازی و سرعت بخشیدن به کاربرد مدل کمک گردد. دقت مدل قبل و بعد از اصلاح برای تعیین کارایی مدل سادهسازی شده مقایسه خواهد شد. علت انتخاب مدل LISEM مزیتهای آن میباشد. مدل LISEM نسبت به مدلهایی مانند USLE و MPSIAC که به کرات در ایران استفاده شدهاند یک مدل تک واقعهای و فرآیند محور بوده (De Roo et al., 1996) در حالی که مدلهای اشاره شده (USEL یا MPSIAC) تک واقعهای نیستند و میزان فرسایش را به صورت میانگین سالانه ارائه میدهند و مدلهایی صرفا تجربی بوده و فرآیند محور نمی باشند (رفاهی, 1382). مزیت مدل LISEM نسبت به دیگر مدلهای فرآیند محور و تک واقعهای مانند WEPP و ANSWERS نیز استفاده کردن از اطلاعات بدست آمده از تصاویر ماهوارهای به عنوان ورودیهای مدل میباشد (De Roo et al., 1996) که با توجه به وجود مشکلات فراوان در بدست آوردن دادههای تجربی زمینی، میتواند بزرگترین مزیت آن باشد. همچنین از مزیتهای دیگر مدل LISEM نسبت به مدلهای مشابه استفاده کردن از چندین مدل نفوذپذیری خاک میباشد (De Roo et al., 1996) که میتواند احتمال موفقیت مدل در شرایط و مناطق مختلف با شرایط مختلف از نظر نفوذپذیری را افزایش دهد.
برآورد نفوذپذیری خاک از طریق سنجش از دور و استفاده آن در مدل LISEM برای پیش بینی فرسایش حوضه آبخیز لیقوان
اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود: برآورد نفوذپذیری خاک از طریق سنجش از دور و استفاده آن در مدل LISEM برای پیش بینی فرسایش حوضه آبخیز لیقوان” لغو پاسخ
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.