كاربرد مدل مقدماتي جبري براي تشكيل خاك

Application of Algebraic Model for Soil Formation

در اين مطالعه، يك مدل مقدماتي جبري براي تشكيل خاك و پيدايش چشم انداز در منطقه قزوين مورد بررسي قرار گرفت. اين مدل به بررسي تشكيل خاك در يك چشم انداز، مطابق با يك مدل رقومي ارتفاعي و در مقياس كاتنا مي پردازد. كاربرد اين مدل، كمي كردن پدوژنز توسط برخي نمودارها مي باشد. مدل مذكور بر اساس تعادل جرم بوده و بيان كننده تغييرات در ضخامت خاك در طول زمان مي باشد. اين تغييرات در ضخامت خاك به برخي فرآيندها شامل هوازدگي فيزيكي سنگ بستر، از بين رفتن مواد خاك به دليل هوازدگي شيميايي و انتقال خاك به واسطه فرسايش، بستگي دارد. آهنگ هوازدگي فيزيكي با كاهش سطح سنگ بستر، به طور نمايي با افزايش ضخامت خاك كاهش مي يابد. اين مدل، همبستگي كامل با اطلاعات صحرايي موجود را نشان مي دهد. در مدل مذكور، همبستگي بين هواديدگي سنگ بستر، ضخامت خاك و فرسايش سطح آن، جهت پيش بيني پيدايش خاك و پستي و بلندي زمين، به صورت مدل ديناميكي كمي غيرخطي ارائه شده است. پارامترهاي مدل شامل نسبت هوازدگي و ضريب پخش مواد، به عنوان تابع كاهش نمايي ضخامت خاك در نظر گرفته شدند كه نشان دهنده هوازدگي جبري مي باشد. مدل به لحاظ عددي با استفاده از فرآيند تفاضل محدود حل شده براي يك مثل عددي بكار برده شد. شبيه سازي با مجموعه اي از تپه ها و دره ها براي چشم انداز منطقه قزوين انجام شد. نتايج حاصل نشان داد كه شدت تشكيل خاك در ابتدا بسيار زياد بوده و تا رسيدن به مرحله ثبات كاهش مي يابد. اين مورد به واسطه مشاهده يك تغيير ثابت در ضخامت خاك مشخص شد. مدل همچنين ويژگي هاي يك سيستم ديناميك غير خطي را نشان داد. به نظر مي رسد غير خطي بودن ضخامت و انحناي خاك و رويدادهاي تصادفي اوليه، سبب بي ثباتي در سيستم مي گردد. نتايج حاصل، پيشرفت اميد بخشي را در نمونه سازي كمي پدوژنز نشان مي دهد.

In this research, a primary and basic soil production model was utilized. This model has considered soil formation in a landscape conditioned by a digital elevation model. The model demonstrated the application in quantifying pedogenesis. The model stated the changes in soil thickness with respect to time duration; it depends on physical weathering rate of rock, the loss due to chemical weathering and transport of the soil through erosion. The rate of physical weathering or lowering of the bedrock surface is represented by an exponential decline with soil thickness. The movement of materials in the landscape was characterized by diffusive transport, leaching and dissolution. Dissolvation, authigenesis and hydration of soil were considered as losses by chemical weathering. The model was solved numerically using finite difference approach and applied to a digital elevation model. The obtained results showed that the soil thickness is highly related to the profile curvature. The effect of climate, rock type and land management were presented by different combinations of weathering rate and erosive diffusivity. The model also exhibits the characteristics of a nonlinear dynamic system. Simulation of soil development in Qazvin plain for different time scales was illustrated. Finally, results showed promising progress in evaluation of quantitative pedogenesis.