palette
برآورد سهم واحدهای زمین‌شناسی به عنوان منابع تولید رسوب معلق رودخانه با استفاده از روش انگشت‌نگاری رسوب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز تول‌بنه، استان گلستان)
میثم صمدی, عبدالرضا بهره‌مند, علی سلاجقه, مجید اونق, محسن حسینعلی‌زاده, ابوالحسن فتح‌آبادی

چکیده

شناخت منابع تولید رسوب و تعیین سهم نسبی هریک از این منابع در حوزه­های آبخیز، به منظور تدوین برنامه­های مدیریتی حفاظت آب و خاک و کنترل فرسایش امری ضروری می­باشد. هدف از تحقیق حاضر تعیین سهم نسبی واحدهای زمین­شناسی مختلف در تولید رسوب در حوزه آبخیز تول­بنه در استان گلستان می­باشد. بدین منظور از واحدهای مختلف نمونه­برداری انجام شد. هم­چنین با استفاده از نمونه­بردار ممتد بار معلق فیلیپس، طی یک دوره یک­ساله نمونه­های رسوب برداشت شد و سپس غلظت 34 خصوصیت ژئوشیمیایی در 41 نمونه­ی منابع رسوب و 8 نمونه رسوب معلق در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه ICP تعیین شد. سپس با استفاده از آزمون­های آماری تست غلظت جرمی، کراسکال- والیس و آنالیز تابع تشخیص گام به گام اقدام به تعیین ترکیب بهینه ردیاب­ها جهت تفکیک منابع رسوب شد. در نهایت 15 ردیاب به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شدند که با استفاده از داده­های این ردیاب­ها و مدل ترکیبی چند متغیره سهم منابع مختلف در تولید رسوب تعیین شد. براساس نتایج به دست آمده، واحدهای Qal و Jsl s.sh به ترتیب با 22/68 و 75/28 درصد منبع اصلی در تولید رسوب بوده­اند. واحد Qal شامل نهشته­های رودخانه­ای کواترنر می­باشد و واحد Jsl s.sh متشکل از ماسه سنگ و شیل سازند شمشک است که هر دو واحد حساسیت بالایی به فرسایش دارند. بنابراین جهت کاهش رسوب ورودی به رودخانه، ضروری است اقدامات کنترل فرسایش و رسوب بر روی این واحدهای حساس به فرسایش انجام گیرد.

واژگان کلیدی
ردیاب، ژئوشیمیایی، کراسکال-والیس، کواترنر، ماسه‌سنگ.

منابع و مآخذ مقاله

-تیموریان، ت.، فیض‌نیا، س.، سیدعلی خانی، س.د. و صمدی ارقینی، م.، 1394. ارزیابی حساسیت به فرسایش با استفاده از روش‌های کانی شناسی و ژئوشیمیایی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز فشند)، پژوهش‌های فرسایش محیطی، شماره 19، ص 47-60.

-جلالی، س.، 1393. تاثیر جاده سازی در تولید رسوب حوزه آبخيز زیارت استان گلستان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی- گرایش هیدروژئومورفولوژی، دانشگاه شهید بهشتی، 87 ص.

-جهانسیر، ر.، 1380. بررسی تأثیر عوامل خطر فرسایش خاک (عوامل مدل FAO) در میزان فرسایش با استفاده از GISدر حوزه آبخیز زیارت گرگان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مرتع و آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ص 103-107.

-حکیم خانی، ش. و احمدی، ح.، 1388. تعیین سهم زیر حوضه‌ها در تولید رسوب با استفاده از روش انگشت‌نگاری (مطالعه موردی حوضه مرگن پلدشت، ماکو)، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال 15، شماره 1. ص 181-191.

-حکیم خانی، ش.، 1389. ارزیابی اهمیت نسبی انواع فرسایش در تولید رسوب (بررسی موردی: حوزه قره آقاج، ماکو)، نشریه مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، شماره 1، ص 13-27.

-حیدری، ک.، نجفی نژاد، ع.، خرمالی، ف. و بابانژاد، م.، 1392. تعیین سهم واحدهای کاری در تولید رسوب معلق با استفاده از روش انگشت‌نگاری رسوب (مطالعه موردی: آبخیز تول‌بنه، استان گلستان)، مجله پژوهش‌های فرسایش محیطی، شماره10، ص 65-76.

-دولت کردستانی، م.، غلامی، ح.، احمدی، س.ج.، والینگ، د. و فتح آبادی ا.، 1396. سهم بندی منابع رسوبات تپه‌های ماسه‌ای با استفاده از دو مدل ترکیبی مورد استفاده در روش انگشت‌نگاری رسوب (مطالعه موردی: منطقه‌ی جازموریان، جنوب استان کرمان)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، شماره3، ص ۱-۱۴.

-دولت کردستانی، م.، غلامی، ح.، احمدی، س.ج.، والینگ، د. و فتح آبادی ا.، 1397. کمی سازی عدم قطعیت سهم منابع رسوب تپه‌های ماسه‌ای با استفاده از روش انگشت‌نگاری مونت‌کارلو (مطالعه موردی: تپه‌های ماسه‌ای جازموریان، جنول استان کرمان)، پژوهش‌های دانش زمین، سال 9، شماره، ص 14-29.

-صمدی ارقینی، ح.، 1392. بررسی فرسایش پذیری حوزه آبخیز حسن ابدال زنجان به روش منشأیابی کمی رسوبات پشت سازه‌های آبخیزداری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تهران. 200 ص.

-صمدی ارقینی، ح.، فیض‌نیا، س. و نظری سامانی، ع.ا.، 1393. استفاده از ویژگی‌های مغناطیسی برای بررسی نقش واحدهای سنگ‌شناسی در تولید رسوب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز حسن ابدال زنجان)، نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، شماره 25، ص 39-46.

-صمدی ارقینی، ح.، فیض‌نیا، س. و نظری سامانی، ع.ا.، 1393. بررسی سهم واحدهای سنگی در تولید رسوب با استفاده از ویژگی‌های کانی‌شناسی و سنگ‌شناسی، مطالعه موردی: حوزه آبخیز حسن ابدال زنجان، نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، شماره 3، ص 247-257.

-غلامی، ح.، طاهری مقدم، ا.، نجفی، م. و مهدوی، ر.، 1394. تعیین سهم کاربری مختلف اراضی در تولید رسوب تپه‌های ماسه‌ای با استفاده از روش انگشت‌نگاری (منطقه مورد مطالعه: نگار- بردسیر، استان کرمان)، پژوهش‌های فرسایش محیطی، سال ۵، شماره ۲، ص ۴۶-۵۴.

-فتح‌آبادی، ا.، 1392. برآورد عدم قطعیت روش انگشت‌نگاری رسوب، رساله دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه تهران، 151 ص.

-فیض نیا، س. و حسامی، د.، 1395. تعیین سهم سازندهای زمین‌شناسی در تولید رسوب با استفاده از روش انگشت‌نگاری (مطالعه موردی: حوضه دریاچه زریوار کردستان)، محیط زیست و مهندسی آب، سال 2، شماره 3، ص 236-246.

-فیض‌نیا، س.، 1387. رسوب‌شناسی کاربردی با تاکید بر فرسایش خاک و تولید رسوب، چاپ اول انتشارات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 364 ص.

-نصرتی، ک. و جلالی، س.، 1396. بررسی میزان تولید رسوب معلق حوزه آبخیز زیارت، گرگان در فصل‌های مختلف با استفاده از تکنیک منشأیابی رسوب، اکوهیدرولوژی، سال 4، شماره 3، ص 887-895.

-Blake, W.H., Boeckx, P., Stock, B.C., Smith, H.G., Bodé, S., Upadhayay, H.R., Gaspar, L., Goddard, R., Lennard, A.T., Lizaga, I. and Lobb, D.A., 2018. A deconvolutional Bayesian mixing model approach for river basin sediment source apportionment. Scientific reports, v. 8(1), p.13073.

-Blake, W.H., Ficken, K.J., Taylor, P., Russell, M.A., Walling, D.E., 2012. Tracing crop-specific sediment sources in agricultural catchments, Geomorphology, v. 139-140, p. 322–329.

-Boudreault, M., Koiter, A.J., Lobb, D.A., Liu, K., Benoy, G., Owens, P.N., Danielescu, S. and Li, S., 2018. Using colour, shape and radionuclide fingerprints to identify sources of sediment in an agricultural watershed in Atlantic Canada. Canadian Water Resources Journal/Revue canadienne des ressources hydriques, v. 43(3), p. 347-365.

-Brown, L. and McEnroe, A., 2012. Paleomagnetism and magnetic mineralogy of Grenville metamorphic and igneous rocks Adirondak Highland, USA. Journal of Precamberian research, p. 57-74.

-Chen, F., Fang, N. and Shi, Zh., 2016. Using biomarkers as fingerprint properties to identify sediment sources in a small catchment, Science of the Total Environment, p. 123–133.

-Collins, A.L., Foster, I.D.L., Gellis, A.C., Porto, P. and Horowitz, A.J., 2017. Sediment source fingerprinting for informing catchment management: Methodological approaches, problems and uncertainty, Journal of environmental management, v. 194, p. 1-3.

-Collins, A.L., Walling, D.E. and Leeks, G.J.L., 1997. Source type ascription for fluvial suspended sediment based on a quantitative composite fingerprinting technique, Catena, v. 29(1), p. 1-27.

-Collins, A.L. and Walling, D.E., 2002. Selecting fingerprint properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins, Journal of Hydrology, v. 261, p. 244-218.

-Collins, A.L. and Walling, D.E., 2004. Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects, Progress in Physical Geography, v. 28, p. 159–196.

-Collins, A.L., Walling, D.E., Sichingabula, H.M. and Leeks, G.J.L., 2001. Suspended sediment fingerprinting in a small tropical catchment and some management implications, Applied Geography, v. 21, p. 387–412.

-Collins, A.L., Zhang, Y., McChesney, D., Walling, D.E., Haley, S.M. and Smith, P., 2012. Sediment source tracing in a lowland agricultural catchment in southern England using a modified procedure combining statistical analysis and numerical modeling, Science of Total Environment, v. 414, p. 301–317.

-Collins, A.L., Zhang, Y., Walling, D.E., Grenfell, S.E. and Smith, P., 2010. Tracing sediment loss from eroding farm tracks using a geochemical fingerprinting procedure combining local and genetic algorithm optimization, Science of Total Environment, v. 408, p. 61–71.

-D’Haenm, K., Verstraetenm, G. and Degryse, P., 2012. Fingerprinting historical fluvial sediment fluxes, Progress in Physical Geography, v. 36, p. 154–186.

-Dahmardeh Behrooz, R., Gholami, H., Telfer, M.W., Jansen, J.D. and Fathabadi, A., 2019. Using GLUE to pull apart the provenance of atmospheric dust, Aeolian Research, v. 37, p. 1-13.

-Devereux, OH., Prestegaard, K.L., Needelman, B.A. and Gellis, A.C., 2010. Suspended-sediment sources in an urban watershed, Northeast Branch Anacostia River, Maryland, Hydrological Process, v. 24, p. 1391–1403.

-Du, P. and Walling, D., 2017. Fingerprinting surficial sediment sources: Exploring some Potential problems associated with the spatial variability of source material properties, Journal of Environmental Management, v. 194. p. 4-15.

-Foster, ID. and Lees, J.A., 2000. Tracers in geomorphology: theory and applications in tracing fine particulate sediments. In: Foster IID (ed) Tracers in geomorphology, Wiley, Chichester, p. 3–20.

-Fox, J.F. and Papanicolaou, A.N., 2008. An un-mixing model to study watershed erosion processes, Advances in Water Resources, v. 31, p. 96–108.

-Franks, S.W. and Rowan, J.S., 2000. Multi-parameter fingerprinting of sediment sources: uncertainty estimation and tracer selection, Computational methods in water resources, v. 13, p. 1067-1074.

-Gholami, H., Telfer, M.W., Blake, W.H. and Fathabadi, A., 2017. Aeolian sediment fingerprinting using a Bayesian mixing model, Earth Surface Processes and Landforms, v. 42(14), p. 2365-2376.

-Haddadchi, A., Olley, J. and Laceby, P., 2014. Accuracy of mixing models in predicting sediment source contributions, Science of Total Environment, v. 497, p. 139–152.

-Haddadchi, A., Nosrati, K. and Ahmadi, F., 2014. Differences between the source contribution of bed material and suspended sediments in a mountainous agricultural catchment of western Iran. Catena, v. 116, p. 105-113.

-Haddadchi, A., Olley, J. and Pietsch, T., 2015. Quantifying sources of suspended sediment in three size fractions, Journal of soils and sediments, v. 15(10), p. 2086-2100.

-Haddadchi, A., Ryder, D.S., Evrard, O. and Olley, J., 2013. Sediment fingerprinting in fluvial systems: review of tracers, sediment sources and mixing models, International Journal of Sediment Research, v. 28, p. 560–578.

-Jenns, N., Heppell, C.M., Burt, T.P., Walden, J. and Foster, I.D., 2002. Investigating contemporary and historical sediment inputs to Slapton Higher Ley: an analysis of the robustness of source ascription methods when applied to lake sediment data, Hydrological Processes, v. 16(17), p. 3467-3486.

-Koiter, A.J., Owens, P.N., Petticrew, E.L. and Lobb, D.A., 2013. The behavioral characteristics of sediment properties and their implications for sediment fingerprinting as an approach for identifying sediment sources in river basins, Earth-Science Reviews, v. 125, p. 24-42.

-Krause, A.K., Franks, S.W., Kalma, J.D., Loughran, R.J. and Rowan, J.S., 2003. Multi-parameter fingerprinting of sediment deposition in a small gullied catchment in SE Australia, Catena, v. 53, p. 327–348.

-Kraushaar, S., Schumann, T., Ollesch, G., Schubert, M., Vogel, H.J. and Siebert, C., 2015. Sediment fingerprinting in northern Jordan: element-specific correction factors in a carbonatic setting, Journal of soils and sediments, v. 15(10), p. 2155-2173.

-Lindsey, D., William, H. and Bradley, S., 2007. Using pebble lithology and roundness to interpret gravel provenance in piedmont fluvial system of the Rocky Mountains, USA, sediment Geologyv, v. 199, p. 223-232.

-Liu, B., Niu, Q., Qu, J. and Zu, R., 2016. Quantifying the provenance of Aeolian sediments using multiple composite fingerprints, Aeolian Research, v. 22, p. 117-122.

-Manjoro, M., Rowntree, K., Kakembo, V., Foster, I. and Collins, A.L., 2017. Use of sediment source fingerprinting to assess the role of subsurface erosion in the supply of fine sediment in a degraded catchment in the Eastern Cape, South Africa. Journal of environmental management, v. 194, p. 27-41.

-Martinez-Carreras, N., Udelhoven, T., Krein, A., Gallart, F., Iffly, J.F., Ziebel, J., Hoffmann, L., Pfister, L. and Walling, D.E., 2010. The use of sediment colour measured by diffuse reflectance spectrometry to determine sediment sources: Application to the Attert River catchment (Luxembourg), Journal of Hydrology, v. 382, p. 49–63.

-Miller, J.R., Mackin, G. and Miller, S.M.O., 2015. Application of geochemical tracers to fluvial sediment, Springer Briefs in Earth Sciences, Springer, London, https://doi.org/10.1007/978-3-319-13221-1.

-Mukundan, R., Radcliffe, D.E., Ritchie, J.C., Risse, L.M. and McKinley, R.A., 2010. Sediment fingerprinting to determine the source of suspended sediment in a southern Piedmont stream. Journal of environmental Quality, v. 39(4), p. 1328-1337.

-Navratil, O., Evrard, O., Esteves, M., Legout, C., Ayrault, S., Némery, J., Mate‐Marin, A., Ahmadi, M., Lefèvre, I., Poirel, A. and Bonté, P., 2012. Temporal variability of suspended sediment sources in an alpine catchment combining river/rainfall monitoring and sediment fingerprinting. Earth Surface Processes and Landforms, v. 37(8), p. 828-846.

-Nosrati, K., Govers, G., Ahmadi, H., Sharifi, F., Amoozegar, M.A., Merckx, R. and Vanmaercke, M., 2011. An exploratory study on the use of enzyme activities as sediment tracers: biochemical fingerprints? International Journal of Sediment Research, v. 28, p. 136-151.

-Nosrati, K., Collins, A.L. and Madankan, M., 2018. Fingerprinting sub-basin spatial sediment sources using different multivariate statistical techniques and the Modified MixSIR model, Catena, v.164, p. 32-43.

-Nosrati, K., Haddadchi, A., Collins, A.L., Jalali, S. and Zare, M.R., 2018. Tracing sediment sources in a mountainous forest catchment under road construction in northern Iran: comparison of Bayesian and frequentist approaches. Environmental Science and Pollution Research, v. 25(31), p. 30979-30997. ‏

-Owens, P.N., Blake, W.H., Gaspar, L., Gateuille, D., Koiter, A.J., Lobb, D.A., Petticrew, E.L., Reiffarth, D.G., Smith, H.G. and Woodward, J.C., 2016. Fingerprinting and tracing the sources of soils and sediments: Earth and ocean science, geoarchaeological, forensic, and human health applications. Earth-Science Reviews, v. 162, p. 1-23.

-Palazón, L., Latorre, B., Gaspar, L., Blake, W.H., Smith, H.G. and Navas, A., 2016. Combining catchment modelling and sediment fingerprinting to assess sediment dynamics in a Spanish Pyrenean river system, Science of the Total Environment, v. 569, p. 1136-1148.

-Peart, M.R. and Walling, D.E., 1988. Techniques for establishing suspended sediment sources in two drainage basin in Devon, UK: a comparative assessment, In Boards, M. P., and Walling, D.E., Sediment budgets, Walling ford, I Alts Publication, v. 174, p. 269 – 279.

-Phillips, J.M., Russell, M.A. and Walling, D.E., 2000. Time-integrating sampling of fluvial suspended sediment: a simple methodology for small catchments, Hydrological Processes, v. 14, p. 2589– 2602.

-Pulley, S. and Collins, A.L., 2018. Tracing catchment fine sediment sources using the new SIFT (SedIment Fingerprinting Tool) open source software, Science of The Total Environment, v. 635, p. 838-858.

-Pulley, S., Foster, I. and Antunes, P., 2015. The uncertainties associated with sediment fingerprinting suspended and recently deposited fluvial sediment in the Nene river basin, Geomorphology, v. 228, p. 303–319.

-Rowan, J.S., Goodwill, P. and Franks, S.W., 2000. Uncertainty estimation in fingerprinting suspended sediment sources. In: Foster, I.D.L. (Ed.), Tracers in Geomorphology, Wiley, Chichester, UK, p. 279-290.

-Russell, M.A., Walling, D.E. and Hodgkinson, R.A., 2001. Suspended sediment sources in two small lowland agricultural catchments in the UK, Journal of Hydrology v. 252, p. 1–24.

-Schuller, P., Walling, D.E., Iroumé, A., Quilodrán, C., Castillo, A. and Navas, A., 2013. Using 137Cs and 210Pbex and other sediment source fingerprints to document suspended sediment sources in small forested catchments in south-central Chile, Journal of environmental radioactivity, v. 124, p. 147-159.

-Shaw, J.N., Truman, C.C. and Reeves, D.W., 2002. Mineralogy of eroded sediments derived from highly weather land Ultisol of central Alabama, Soil and Tillage Research, v. 68, p. 59-69.

-Small, I.S., Rowan, J.S. and Franks, S.W., 2002. Quantitative sediment fingerprinting using a Bayesian uncertainty estimation framework, In: Dyer, F.J., Thoms, M.C., Olley, J.M.(Eds.), The structure, function and management implications of fluvial sedimentary systems, International Association of Hydrological Sciences Publication, v. 276, IAHS Press, Wallingford, UK, p. 443–450.

-Smith, H.G. and Blake, W.H., 2014. Sediment fingerprinting in agricultural catchments: a critical re-examination of source discrimination and data corrections, Geomorphology, v. 204, p. 177-191.

-Stone, M., Collins, A.L., Silins, U., Emelko, M.B. and Zhang, Y.S., 2014. The use of composite fingerprints to quantify sediment sources in a wildfire impacted landscape, Alberta, Canada. Science of the Total Environment, v. 473, p. 642–650.

-Walling, D.E., Collins, A.L., Jones, P.A., Leeks, G.J.L. and Old, G., 2006. Establishing fine-grained sediment budgets for the Pang and Lambourn LOCAR catchments, UK. Journal of Hydrology, v. 330, p. 126-141.

-Walling, D., 2005. Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Science of Total Environment, v. 344, p. 159–184.

-Walling, D., 2013. The evolution of sediment source fingerprinting investigations in fluvial systems, Journal of Soils and Sediments, v.13, p.1658–1675.

-Walling, D.E., Collins, A.L. and Stroud, R., 2008. Tracing suspended sediment and particulate phosphorus sources in catchments, Journal of Hydrology, v. 350, p. 274-289.

-Walling, D.E., Owens, P.N. and Leeks, G.J.L., 1999. Fingerprinting suspended sediment sources in the catchment of the River Ouse, Yorkshire, UK. Hydrological Processes, v. 13, p. 955–975.

-Walling, D.E., Woodward, J.C. and Nicholas, A.P., 1993. A multi-parameter approach to fingerprinting suspended sediment sources, In: Peters, N.E., Hoehn, E., Leibundgut, Ch., N. Tase and D.E. Walling (Editors), Tracers in Hydrology, IAHS Publ, v. 215, IAHS Press, Wallingford, p. 329-337.

-Wilkinson, S.N., Hancock, G.J., Bartley, R., Hawdon, A.A. and Keen, R.J., 2013. Using sediment tracing to assess processes and spatial patterns of erosion in grazed rangelands, Burdekin River basin, Australia, Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 180, p. 90-102.

-Woodward, J.C., Hamlin, R.H.B., Macklin, M.G., Karkanas, P. and kotjaboboulou, E., 2001. Quantitative sourcing of slack water deposits at Boila Rock shelter: a record of late glacial flooding and Paleolithic settlement the Pindus Mountains, northwest Greece, Geoarchaeology, v. 16, p. 501-536.

-Zhao, G., Mu, X., Han, M., An, Z., Gao, P., Sun, W. and Xu, W., 2017. Sediment yield and sources in dam-controlled watersheds on the northern Loess Plateau, Catena, v. 149, p. 110–119.


ارجاعات
  • در حال حاضر ارجاعی نیست.