شناسايي مكان هاي مستعد براي سيلاب با الگوهاي خود همبستگي فضايي سرعت نفوذ آب در خاك

Identification of flooding susceptible areas by soil infiltration spatial correlation patterns

ويژگي‌‌هاي خاك در مقياس بزرگ بر فرآيند ميزان نفوذ آب به خاك اثر مي‌‌گذارد و مي‌‌تواند منجر به افزايش روان‌‌آب در اراضي كشاورزي شود. مديريت پايدار اراضي براي كنترل روان‌‌آب نياز به اطلاعات قابل اطمينان در مورد توزيع فضايي ميزان نفوذ آب به خاك دارد. روش سنتي آناليز خاك دشوار و وقت‌‌گير و پرهزينه است. بنابراين تجزيه و تحليل فضايي سرعت نفوذ براي تعيين مناطق حساس براي روان‌‌آب سطحي ضروري است. هدف اوليه از اين مطالعه ارائه روش‌‌هاي جايگزين در تعيين ميزان نفوذ آب به خاك در مناطق حساس به روان آب (لكه داغ) با استفاده از آناليز خودهمبستگي فضايي است. اين مطالعه در منطقه خدافرين استان آذربايجان شرقي انجام شد. از نظر جغرافيايي منطقه مابين 675500 تا 692500 مختصات طولي و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضي واقع شده است. به‌‌منظور دستيابي به اهداف تحقيق 88 نقطه نمونه‌‌برداري با كمك سيستم اطلاعات جغرافيايي و مدنظر قرار دادن يكنواختي و نوع كاربري اراضي انتخاب شد. داده‌‌هاي نفوذپذيري نهايي با استوانه‌‌هاي مضاعف در 3 تكرار اندازه‌‌گيري شد. يك نمونه خاك از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمايش‌‌هاي فيزيكي و شيميايي به آزمايشگاه منتقل شد. براي پوشش‌‌دادن كل اراضي از ميان‌‌يابي با روش كريجينگ معمولي استفاده شد، نهايتا لايه ايجاد شده براي اعمال روش تحليل لكه‌هاي داغ به محيط GIS منتقل و اقدام به تهيه نقشه‌‌هاي مورد نظر گرديد. نتايج نشان داد كه از بين پارامتر‌‌هاي مورد بررسي درصد شن، سيلت، تخلخل و ماده آلي داراي همبستگي در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذيري آب در خاك هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلي و تخلخل، موثر بر افزايش سرعت نفوذ آب در خاك ارزيابي شد و ساير پارامترهاي اندازه‌‌گيري شده فاقـد الگوي خود همبستگي فضايي مشخص به لحاظ آمـاري مي‌‌باشد. نهايتا روش هات‌‌اسپات يك روش كارا در ارزيابي روند تغييرات نفوذپذيري خاك با توجه به ويژگي‌‌هاي موثر بر آن مي‌‌باشد. ويژگي­ هاي خاك در مقياس بزرگ بر فرآيند ميزان نفوذ آب به خاك اثر مي­ گذارد و مي­ تواند منجر به افزايش روان­آب در اراضي كشاورزي شود. مديريت پايدار اراضي براي كنترل روان­آب نياز به اطلاعات قابل اطمينان در مورد توزيع فضايي ميزان نفوذ آب به خاك دارد. روش سنتي آناليز خاك دشوار و وقت ­گير و پرهزينه است. بنابراين تجزيه و تحليل فضايي سرعت نفوذ براي تعيين مناطق حساس براي روان­آب سطحي ضروري است. هدف اوليه از اين مطالعه ارائه روش­ هاي جايگزين در تعيين ميزان نفوذ آب به خاك در مناطق حساس به روان آب (لكه داغ) با استفاده از آناليز خودهمبستگي فضايي است. اين مطالعه در منطقه خدافرين استان آذربايجان شرقي انجام شد. از نظر جغرافيايي منطقه مابين 675500 تا 692500 مختصات طولي و 4332500 تا 4349000 مختصات عرضي واقع شده است. به ­منظور دستيابي به اهداف تحقيق 88 نقطه نمونه ­برداري با كمك سيستم اطلاعات جغرافيايي و مدنظر قرار دادن يكنواختي و نوع كاربري اراضي انتخاب شد. داده ­هاي نفوذپذيري نهايي با استوانه­ هاي مضاعف در 3 تكرار اندازه ­گيري شد. يك نمونه خاك از هر نقطه برداشته و جهت انجام آزمايش ­هاي فيزيكي و شيميايي به آزمايشگاه منتقل شد. براي پوشش ­دادن كل اراضي از ميان­ يابي با روش كريجينگ معمولي استفاده شد، نهايتا لايه ايجاد شده براي اعمال روش تحليل لكه‌هاي داغ به محيط GIS منتقل و اقدام به تهيه نقشه ­هاي مورد نظر گرديد. نتايج نشان داد كه از بين پارامتر­هاي مورد بررسي درصد شن، سيلت، تخلخل و ماده آلي داراي همبستگي در سطح احتمال 1 درصد با نفوذپذيري آب در خاك هستند. در مجموع دو پارامتر درصد ماده آلي و تخلخل، موثر بر افزايش سرعت نفوذ آب در خاك ارزيابي شد و ساير پارامترهاي اندازه­گيري شده فاقـد الگوي خود همبستگي فضايي مشخص به لحاظ آمـاري مي­ باشد. نهايتا روش هات­اسپات يك روش كارا در ارزيابي روند تغييرات نفوذپذيري خاك با توجه به ويژگي­ هاي موثر بر آن مي­ باشد.

Soil properties at the lands lot scale is a process that effects on infiltration rates, which can lead to an increased stormwater runoff. Sustainable land management for runoff controls requires reliable information on the spatial distribution of soil infiltration rate. The traditional method of soil analysis and interpretation are laborious, time-consuming, hence becoming expensive. Therefore spatial analysis of infiltration rate is necessary for the determination of susceptible areas for surface runoff. The purpose of this study was to propose alternative approaches in searching for infiltration rate and surface runoff hotspots. The study was conducted on an agricultural field at Khodafarin, East Azarbaijan province, Iran. It is with 675500 to 692500 longitudinal coordinates and 4332500 to 4349000 latitude coordinates. To arrive at the goal of this research, 88 sample points were selected with using a geographic information system and considering the Soil distribution pattern and land utilization. Infiltration rate data was collected from double rings method with 3 replicated at each point. Soil samples were obtained from each point and then sent to soil analyzed laboratory to determine physical and chemical properties. Kriging method was used for the interpolation of the study area. Finally, soil properties distribution layer expended in Arc GIS software that analyzing hot spot surface runoff hazard. The significant correlation of infiltration rate with soil parameter including porosity, sand, silt, and organic content. Overall, at wide distances of case study lands organic material and porosity were assessed effectively to water permeability into the soil and other measured parameters due to statistics were without specified spatial distribution. The results showed that Simulation generates equally likely sets of values for a variable, which are consistent with available in-situ measurements. The information on spatial sampling density and hotspot pattern could be useful for long-term monitoring and assessment.