اولويت‌بندي عوامل مؤثر و تحليل حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره با استفاده از مدل تلفيقي ارزش اطلاعات و AHP

مقدمه خاك بخشي مهم از فرآيندهاي زمين‌شناسي، هيدرولوژيكي، بيولوژيكي و محيط‌زيستي بوده و همواره در معرض تغيير و تبديل است. افزايش تقاضا براي كالا، خدمات و نيازهاي پايه بويژه در كشورهاي توسعه نيافته و در حال توسعه فشار زيادي بر لايه‌هاي بالايي خاك وارد مي‌كند. در مقياس جهاني، فرسايش خاك از مهمترين پديده‌هاي طبيعي است كه مناظر را تغيير مي‌دهد. فرسايش خاك اثرات درون‌منطقه‌اي و برون‌منطقه‌اي فراواني دارد. فرسايش كيفيت و كميت خاك را كاهش داده و يك فرآيند طبيعي و انساني بوده كه بسياري از كشورهاي جهان را تحت تأثير قرار داده است. يكي از مهمترين رخساره‌هاي فرسايشي رخساره هزاردره يا بدلند است. رخساره فرسايشي هزاردره معمولاً به مناطق با رسوبات سست و غيرمتراكم، پوشش گياهي بسيار ضعيف يا فاقد پوشش گياهي كه به دليل تراكم بالاي شيارها و بريدگي‌ها براي كشاورزي غيرقابل‌استفاده است اشاره مي‌كند. فرسايش هزاردره در نتيجه برهم‌كنش عوامل مؤثر از قبيل اقليم، هيدرولوژي، زمين‌شناسي و خصوصيات خاك، توپوگرافي، كاربري اراضي و پوشش گياهي است. با توجه به اينكه فرسايش خاك يك فرآيند بسيار پيچيده و تحت تأثير خصوصيات سطح زمين، نوع خاك و ديگر فاكتورهاي محيط‌زيستي است، بررسي كمي و تهيه نقشه‌هاي حساسيت‌پذيري فرسايش امري بحث برانگيز است. هدف اصلي اين پژوهش تهيه نقشه حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره با استفاده از مدل ارزش اطلاعات و مدل تلفيقي ارزش اطلاعات-AHP است. حوزه آبخيز فيروزكوه به اين دليل انتخاب شد كه رخساره فرسايش هزاردره مهمترين نقش را در فرسايش خاك اين حوضه به دليل وضعيت اقليمي، هيدرولوژيكي، توپوگرافي، كاهش پوشش گياهي و همچنين وجود سازندهاي مستعد فرسايش دارد. مواد و روش‌ها ابتدا نقشه پراكنش فرسايش هزاردره در حوزه آبخيز فيروزكوه با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي و پيمايش زميني تهيه شد. با استفاده از نقاط و خطوط ارتفاعي موجود در نقشه‌هاي توپوگرافي تهيه شده از سازمان نقشه‌برداري كشور، نقشه مدل رقومي ارتفاع (DEM) تهيه شد. نقشه‌هاي جهت شيب، درجه شيب، انحناء سطح، شاخص رطوبت توپوگرافي (TWI) و طبقات ارتفاع با استفاده از نقشه DEM و در محيط نرم‌افزارهاي ArcGIS10.3 و SAGA-GIS به دست آمد. نقشه كاربري اراضي حوزه آبخيز فيروزكوه با استفاده از تصاوير لندست 8 و با روش تلفيقي به دست آمد. براي تهيه نقشه مشخصات مربوط به خاك 30 نمونه خاك برداشت و در آزمايشگاه بررسي شد. نقشه زمين‌شناسي منطقه نيز از نقشه زمين‌شناسي ايران با مقياس 1:100000 استخراج شد. نقشه‌هاي فاصله از رودخانه نيز در محيط ArcGIS10.3 تهيه شد. نقشه بارش متوسط سالانه با استفاده از داده‌هاي بارش ايستگاه‌هاي هواشناسي تهيه شد. وزن مربوط به طبقات هر يك از عوامل مؤثر با استفاده از مدل ارزش اطلاعات محاسبه شد. مدل AHP نيز براي اولويت‌بندي عوامل مؤثر استفاده شد. وزن به دست آمده از هر دو مدل در هم ضرب شد و وزن نهايي با استفاده از مدل تلفيقي محاسبه شد. با جمع كردن وزن‌ها، نقشه نهايي حساسيت فرسايش هزاردره تهيه شد. در آخرين مرحله، منحني ROC و سطح زير منحني براي ارزيابي دقت مدل‌ها استفاده شد. نتايج و بحث براي اولويت‌بندي عوامل مؤثر بر حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره در حوزه آبخيز فيروزكوه از مدل AHP استفاده شد. نتايج نشان داد كه درجه شيب، زمين‌شناسي، ارتفاع، و فاصله از رودخانه بيشترين تأثير را بر وقوع فرسايش هزاردره در حوزه آبخيز فيروزكوه دارند. وزن طبقات مربوط به عوامل مؤثر با استفاده از مدل ارزش اطلاعات محاسبه شد. نتايج نشان داد كه بيشترين وزن ارزش اطلاعات مربوط به شيب بالاي 35 درجه، سازندهاي مارن، آهك و شيل، طبقه ارتفاعي 1712 تا 2286، جهت شمال غربي، درصد رس بالاي 25 درصد، كاربري مرتع و فاصله كمتر از 1150 متر تا رودخانه است. براي تهيه نقشه حساسيت فرسايش هزاردره از دو مدل ارزش اطلاعات و مدل تلفيقي استفاده شد. ارزيابي دقت مدل‌ها با استفاده از منحني ROC و سطح زير اين منحني انجام شد. ميزان سطح زير منحني براي مدل‌ ارزش اطلاعات و مدل تلفيقي به ترتيب 0.684 و 0.811 به دست آمد. اين نتايج نشان مي‌دهد براي تهيه نقشه حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره مدل ارزش اطلاعات متوسط و مدل تلفيقي خيلي خوب است. براي بررسي حساسيت‌پذيري كلي حوزه آبخيز مساحت طبقات حساسيت خيلي زياد، زياد، متوسط و كم محاسبه شد. در مدل تلفيقي مساحت طبقات حساسيت زياد و خيلي زياد، 44 درصد (640 كيلومترمربع) از حوزه آبخيز فيروزكوه را شامل مي‌شود. نتيجه‌گيري در اين پژوهش، مدل‌هاي ارزش اطلاعات و تلفيقي براي اولويت‌بندي عوامل مؤثر بر وقوع فرسايش هزاردره و تهيه نقشه حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره در حوزه آبخيز فيروزكوه مورد استفاده قرار گرفت. يازده عامل مؤثر شامل ارتفاع، شيب، جهت شيب، TWI، انحناي سطح، بارش، كاربري اراضي، زمين‌شناسي، فاصله از رودخانه، درصد رس، pH خاك  انتخاب شده و به عنوان لايه‌هاي مكاني وارد محيط GIS شدند. براي بررسي اهميت عوامل مؤثر و اولويت‌بندي آن‌ها از روش AHP استفاده شد. نتايج بررسي اهميت عوامل مؤثر نشان داد كه درجه شيب و زمين‌شناسي بيشترين تأثير را بر وقوع فرسايش هزاردره در حوزه آبخيز فيروزكوه دارند. همچنين مدل‌هاي ارزش اطلاعات و تلفيقي كارايي قابل قبولي براي تهيه نقشه حساسيت‌پذيري فرسايش هزاردره در منطقه مورد مطالعه نشان دادند. نتايج پژوهش حاضر نشان داد كه حدود 44 درصد (640 كيلومترمربع) از منطقه مورد مطالعه حساسيت زياد و خيلي زياد نسبت به فرسايش هزاردره دارند، بنابراين كنترل و مديريت اين پديده در حوزه آبخيز فيروزكوه امري ضروري است. فرسايش هزاردره يكي از مهم‌ترين منابع توليد رسوب در منطقه بوده و برنامه‌ريزان بايد در تصميم‌گيري‌هاي خود به اين موضوع توجه كنند. نقشه حساسيت فرسايش هزاردره يك ابزار مهم براي بهبود مديريت مناطق فرسايشي در آينده و ديگر مناطق تحت تأثير فرسايش در حوزه آبخيز فيروزكوه است.