توسعه مدل های منطقه ای پیش بینی فرسایش آبی خاک با استفاده از داده های رسوب سنجی و روش های آماری پیشرفته (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه)

در سال های اخیر، پیش بینی نرخ فرسایش خاک در حوزه های آبخیز با استفاده از داده های رسوب سنجی و مدل های آماری، به عنوان یکی از چالش های اصلی مدیریت منابع خاک مطرح بوده است. با وجود مطالعات متعدد در این زمینه، اغلب مدل ها فاقد رویکرد منطقه ای و تلفیق جامع داده های بلندمدت رسوب سنجی با شاخص های هیدرولوژیکی و زیست اقلیمی هستند. هدف این پژوهش، توسعه مدل های منطقه ای جهت پیش بینی نرخ فرسایش خاک با تلفیق داده های رسوب سنجی بلندمدت و روش های پیشرفته آماری شامل تحلیل عاملی (FA)، تحلیل مولفه های اصلی (PCA) و خوشه بندی (Clustering) در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه می باشد. داده های رسوب سنجی از ۳۰ ایستگاه منتخب در زیرحوضه های اصلی طی یک دوره ۲۰ ساله جمع آوری و با پارامترهای هیدرولوژیکی، توپوگرافیک، زمین شناسی، اقلیمی و کاربری اراضی زیرحوضه های منطقه مطالعاتی مرتبط شدند. ابتدا، با استفاده از PCA، هم خطی بین متغیرهای ورودی کاهش داده شد و عوامل اصلی موثر بر انتقال رسوب شناسایی شدند. سپس، با استفاده از خوشه بندی سلسله مراتبی و بر اساس عملکرد هیدرولوژیکی و بار رسوبی، زیرحوضه ها به دو گروه مجزا تقسیم شدند. در نهایت، نتایج حاصل از تحلیل عاملی، به عنوان ورودی های بهینه سازی شده در مدل رگرسیون چندمتغیره مورد استفاده قرار گرفته و مدل های پیش بینی منطقه ای توسعه یافتند. نتایج اعتبارسنجی مدل ها نشان داد که مدل های توسعه یافته از دقت و توان تبیین بالایی برخوردارند؛ به گونه ای که میانگین ضریب تعیین (R²) آن ها در مقیاس منطقه ای برابر با ۸۹/۰ به دست آمد. نتایج نشان داد که سه عامل اصلی شامل مساحت اراضی کشاورزی، سازندهای حساس به فرسایش و دبی متوسط سالیانه بیشترین تاثیر را در تغییرات نسبت تحویل رسوب (SDR) زیرحوضه های مطالعاتی دارند. مدل های منطقه ای حاصله از این پژوهش قابلیت بالایی برای ارزیابی سریع ریسک فرسایش در زیرحوضه های جدید بدون نیاز به پایش میدانی طولانی مدت فراهم می آورند و می توانند به عنوان ابزاری موثر در مدیریت پایدار اراضی و حفاظت از منابع طبیعی، پایش و کنترل فرسایش خاک و سیاست گذاری آبخیزداری در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

دریاچه ارومیه ، رگرسیون چندمتغیره ، فرسایش آبی ، مدل منطقه ای ، نسبت تحویل رسوب