GIS NSFWQIjwmsei.ir/article-1-395-fa.pdf · Co-Management (Case Study: Jajrood River in Latian watershed, Darbandsar village) F. Ebrahimi Azarkharan, M.Ghorbani, A. Salajegheh and

سال هشتم- شماره 25- تابستان 71393

نشریه علمی- پژوهشی

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

سال هشتم- شماره 25- تابستان 1393

Iran-Watershed ManagementScience & Engineering

Vol. 8, No. 25, Summer 2014

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

فهرست مطالب

مقاالت علمی

1 )GIS( و بهره گیری از سامانه اطالعات جغرافیایی NSFWQI پهنه بندی كیفی آب رودخانه گدار خوش براساس شاخص •علی رمضانی، مهدي احمدي مقدم و محمدرضا جعفری

• بررسی تاثیر پخش سیالب بر تغییرات كمی پوشش گیاهی )مطالعه موردی منطقه برآباد- سبزوار( 9حسن برآبادی، غالمرضا زهتابیان، علی طویلی، ابوالقاسم دادرسی سبزوار و حسن خسروی

• الگوریتم محاسبه شاخص بادپناهي نقاط واقع در حوزه هاي آبریز برفگیر 15محمد رضا شریفي، سیامک فرخ زاده، جهانگیر پرهمت، علي محمد آخوند علي و عبدالنبي عبدکالهچي

• مقایسه روش های كریجینگ متعارف و گشتاورهای خطی احتمال در تحلیل فراوانی منطقه ای سیالب در استان مازندران 25زهرا شیخ، عبدالحمیددهواری و فرهاد فرسادنیا

• استفاده از ویژگي هاي مغناطیسي براي بررسي نقش واحدهاي سنگ شناسي در تولید رسوب )مطالعه موردي: حوزه آبخیزحسن ابدال زنجان(39حجت اله صمدي ارقیني، سادات فیض نیا و علي اکبر نظري ساماني

• تحلیل شبكه اجتماعي ذینفعان محلي در برنامه عمل مدیریت مشاركتي منابع آب )مطالعه ي موردي: رودخانه جاجرود در حوزه آبخیز لتیان- روستاي دربندسر( 47فریبا ابراهیمي آذرخواران، مهدي قرباني، علي سالجقه و محسن محسني ساروي

• ارزیابي برخي روش هاي درون یابي در مطالعه مرفولوژي بستر رودخانه ها و كانال هاي آبي 57مریم رستمي، علي سالجقه، مجتبي صانعي و محمد مهدوي

گزارش فنی

• ارائه رابطه تجربي براي تعیین تغییر مكان عرضي مصب رودخانه هاي استان گیالن 67محمدابراهیم بني حبیب، مزدک اعرابي و آذر عربي

داوران این شماره

چکیده مقاالت انگلیسی

سال هشتم- شماره 25- تابستان 871393

نشریه علمی- پژوهشی

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

سال هشتم- شماره 25- تابستان 1393

Iran-Watershed ManagementScience & Engineering

Vol. 8, No. 25, Summer 2014

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

Table of ContentsAbstracts

• Water Qualitative Zoning of Goderkhosh River Based on NSFWQI Index 1 and Applying Geographic Information System (GIS)

A. Ramezani, M. Ahmadimoghadam and M.R. Jaa'fari

• Effect of Flood Spreading on Quantitative Changes of Vegetation Cover 2 (Case Study: Borabad Region- Sabzevar)

H.Barabadi, Gh.Zehtabian, A.Tavili, A. Darasi sabzevar and H. Khosravi

• Calculation Algorithm for Wind Shelter Index in Snowy Catchments 3M. R. Sharifi, S. Farokhzadeh, J. Porhemat, A. M. Akhond Ali and A. A. kolahchi

• Comparison Canonical Kriging and Linear Moments Methods for Regional 4 Flood Frequency Analysis in Mazandaran Province

Z. Sheikh, A. Dehvari and F. Farsadnia

• Using Magnetic Properties to Investigate the Role of Lithological Units in Sediment 5 Production (Case Study: Hasan Abdal watershed, Zanjan)

H. Samadi Arghini, S. Feiz Nia and A. A. Nazari Samani

• Social Network Analysis of Local Stakeholders in Action Plan for Water Resources 6 Co-Management (Case Study: Jajrood River in Latian watershed, Darbandsar village)

F. Ebrahimi Azarkharan, M.Ghorbani, A. Salajegheh and M. Mohseni Saravi

• Evaluation of interpolation Methods in Study of Bed Morphology of Rivers and Water Channels 7M. Rostami, A. Salajegheh, M. Saneie and M. Mahdavi

Technical Note:• Developing an Emperical Equation for the Determination of the Displacement in Gilan 8 Province Estuaries

M. Ebrahim Banihabib, M. Arabi and A. Arabi

سال هشتم- شماره 25- تابستان 391393

نشریه علمی- پژوهشی

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

سال هشتم- شماره 25- تابستان 1393

Iran-Watershed ManagementScience & Engineering

Vol. 8, No. 25, Summer 2014

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

استفاده از ویژگي هاي مغناطیسي براي بررسي نقش واحدهاي سنگ شناسي در تولید رسوب

)مطالعه موردي: حوزه آبخیزحسن ابدال زنجان(

حجت اله صمدي ارقیني1، سادات فیض نیا2، علي اکبر نظري ساماني3تاریخ دریافت :92/09/13 تاریخ پذیرش 93/02/14

چکيدهویژگي هاي مغناطیسي یكي از قابلیت هاي نهفته در كاني هاست كه براي تشخیص نوع كاني ها مورد استفاده قرار مي گیرند به طوري كه با استفاده از آن ها مي توان نوع و محل یك كاني را ردیابي XFD ،XHF ،XLF كرد. در تحقیق حاضر از چهار پارامتر مغناطیسيو %XFD براي منشأیابي رسوبات و تفكیك منابع رسوب در حوزه آبخیز حسن ابدال زنجان استفاده گردید. ابتدا از رسوبات پشت واحدهاي از و آبراهه ها بستر رسوبات و آبخیزداري سازه هاي سنگ شناسي حوزه آبخیز به عنوان منابع تولید رسوب با سه تكرار نمونه برداري انجام شد. سپس نمونه ها از الك 62/5 میكرون عبور داده شدند و پارامترهاي مغناطیسي با استفاده از دستگاه مغناطیس سنج اندازه گیري شد. در مرحله بعد سهم واحدهاي سنگ شناسي متغیره وچند آماري روش هاي از استفاده با رسوب تولید در تركیبي تعیین شده و شاخص اهمیت نسبي به عنوان نماینده اي از میزان تولید رسوب واحدهاي سنگ شناسي مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان داد كه واحد Pd با 49/76 درصد بیش ترین سهم را تولید رسوب دارد. این واحد متشكل از ماسه سنگ كوارتزي، شیل و ماسه سنگ صورتي تا سفید و دولومیت توده اي با گرهگ هاي شامل كه مي باشد Qc-Pl مهم واحد دومین مي باشد. چرت كنگلومراي سست با گرد شدگي متوسط و جورشدگي ضعیف به رنگ خاكستري روشن بوده و سهم آن در تولید رسوب 15/13 درصد مي باشد. واحد Єz با 7/40 درصد در رتبه سوم قرار دارد قرمز مي باشد. هم تا میكایي صورتي این واحد شامل شیل كه ،Ek1 ،Ev ،Ef ،Єl ،PMl چنین سهم سایر واحدهاي سنگ شناسي

تهران دانشگاه آبخیزداري ارشد کارشناسي دانشجوي و مسئول نویسنده [email protected]

2- استاد دانشکده منابع طبیعي دانشگاه تهران3- استادیار دانشکده منابع طبیعي دانشگاه تهران

Єbt ،Js ،Qt و Et به ترتیب 5/54، 5/39، 3/53، 3/44، 2/96، 2/37، 2/13، 1/94 و 0/42 درصد مي باشد.

مغناطیس، رسوب، سنگ شناسي، واحد کليدي: واژه های منشأیابي، حوزه آبخیز حسن ابدال.

مقدمهکسب رسوب، کنترل و خاک حفاظت برنامه هاي اجراي الزمه اطالعات از اهمیت نسبي منابع رسوب و سهم آن ها در تولید رسوب و در نتیجه شناسایي مناطق بحراني در داخل حوزه آبخیز است ]1[. به طور کلي روش هاي کسب داده ها از اهمیت نسبي منابع رسوب یعني دو گروه به مي توان را تولید رسوب در آن ها تعیین سهم و روش هاي سنتي و روش منشأیابي تقسیم کرد. از روش هاي سنتي مي توان به میخ ها و کرت هاي فرسایشي، بررسي هاي چشمي منابع بار اندازه گیري از راه عکس ها و مشاهدات صحرایي ]9[، رسوب اهمیت تعیین براي اصلي آبخیز حوزه هاي زیر انتهاي در رسوبي نسبي آن ها در تولید رسوب ]27[ اشاره کرد. اما کاربرد این روش ها به طور معمول با دشواري هاي نمونه گیري و نیز تنگناهاي اجرایي مواجه بوده و بعضي از آن ها به زمان و هزینه هاي زیادي نیاز دارند به منابع رسوب مرتبط کردن امکان لذا روش هاي سنتي ]1 و 8[. منابع رودخانه و تولید رسوب انتهاي حوزه آبخیز را فراهم نمي کنند سنتي، روش هاي کاربرد در یادشده دشواري هاي دلیل به ،]8[روش انگشت نگاري، ردیابي یا به عبارتي منشأیابي به عنوان روشي است. قرارگرفته مختلف محققان توجه مورد مناسب و جایگزین آلي و مغناطیسي ژئوشیمیایي، فیزیکي، ویژگي هاي این روش، در اهمیت و اصلي رسوب منابع تعیین براي منابع رسوب و رسوب نسبي آن ها مورد بهره برداري قرار مي گیرد ]8، 20، 30[. پارامترهاي خصوصیات انواع شاخص که دارند وجود متفاوتي مغناطیسي قرار استفاده مورد کاني ها نوع تشخیص براي و بوده مغناطیسي مي گیرند به طوري که با استفاده از این پارامترها مي توان نوع و محل یک کاني را ردیابي کرد ]3[. در دو دهه گذشته توسعه چشمگیري و کاني ها انواع تشخیص در مغناطیسي پارامترهاي از استفاده در است در سیستم هاي رودخانه اي مشاهده شده آن ها ردیابي حرکت ]14[، ازجمله آن ها مي توان به تحقیقات بالک و همکاران ]5، 22[، سیتچائون ]7، 33[، معظمي]4[، کوه پیما ]3[ و صمدي ارقیني ]22[اشاره کرد. یکي از پارامترهایي که در اکثر مطالعات ردیابي رسوب

سال هشتم- شماره 25- تابستان 401393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

مورد استفاده قرارگرفته است، پارامتر قابلیت مغناطیسي است که در این اندازه گیري مي شود. باال2 پایین1 و فرکانس دو حالت فرکانس پارامتر برابر با نسبت مغناطیس نمونه به میدان مغناطیسي اعمال شده نمونه به اعمال شده مغناطیسي میدان شدت به بسته است. آن به باال فرکانس مغناطیسي قابلیت و پایین فرکانس مغناطیسي قابلیت قابل اندازه گیري است. پارامتر مذکور توسط کاني هاي فرو مغناطیس مثل تیتانومغناطیس در سنگ هاي آذرین و بیش تر به وسیله کاني هاي پارامغناطیس مثل اولیوین و بیوتیت در سنگ هاي دگرگوني و رسوبي از .)16( باشد کاني ها نوع این مي تواند شاخص و کنترل مي شود رسوبات، منشأیابي در استفاده مورد مغناطیسي پارامترهاي دیگر پارامتر قابلیت مغناطیسي وابسته به فرکانس3 است. این پارامتر توسط میزان کاني هاي فرو مغناطیس ثانویه که در اثر پدیده بهبود خاصیت مغناطیسي به وجود مي آیند، کنترل مي شود. رسوباتي که در آن ها کاني هاي مغناطیسي ثانویه غالب هستند مقادیر باالي XFD را نشان مي دهند و به احتمال زیاد جهت منشأیابي موفقیت آمیز خاک هاي سطحي موثر مي باشند ]12[. با توجه به مطالب ذکر شده هدف از این تحقیق استفاده از ویژگي هاي مغناطیسي براي منشأیابي رسوبات و تعیین اهمیت نسبي واحدهاي سنگ شناسي در سطح حوزه آبخیز

حسن ابدال مي باشد.

مواد و روش هامحدوده مورد مطالعه

حوزه آبخیز حسن ابدال با مساحت 6919 هکتار در جنوب شرقي ′ از ″32 ، شهر زنجان واقع شده است. مختصات جغرافیایي حوزه 27 ، 36° تا 26″ ، ′ 38 ، 36° عرض شمالي و 24″، 25′ ، 48° تا ″13 ، ′ 28 ، 48° طول شرقي واقع شده است. از مناطق مسکوني موجود در حوزه مطالعاتي مي توان به روستاهاي حسن ابدال، قره تپه ، سهله و

1- XLF2- XHF3- XFD

قاضي آباد اشاره کرد. کم ترین و بیش ترین ارتفاع موجود در حوزه به ترتیب 1717 و 2522 متر از سطح دریا ارتفاع دارند. راه دسترسي به حوزه از طریق جاده اصلي زنجان ـ تهران بوده که در کیلومتر 6 منتهي ابدال روستاي حسن به فرعي، جاده طریق از مزبور، جاده مي باشد. شکل نیمه خشک سرد مطالعه مورد منطقه اقلیم مي شود.

)1( موقعیت کلي منطقه مورد مطالعه را نشان مي دهد.

روش تحقیقبه پارامتر چند از استفاده با زمین شناسي نقشه مطالعه این در صورت تکمیلي به دست آمد. نقشه هاي مورد استفاده عبارت اند از: مقیاس 1:100000 با نقشه زمین شناسي ورقه زنجان و ورقه طارم بر عالوه است. تهیه شده ایران زمین شناسي سازمان توسط که موارد ذکرشده، با استفاده از عکس هاي هوایي منطقه و بازدیدهاي صحرایي متعدد فرآیند تهیه نقشه زمین شناسي تکمیل گردید. شکل 2 نقشه زمین شناسي حوزه و جدول 1 خصوصیات واحدهاي مختلف سنگ شناسي را نشان مي دهند. براي منشأیابي رسوبات و تهیه نقشه حساسیت به فرسایش تعیین نقاط نمونه برداري اهمیت زیادي دارد.

آبخیزداري سازه هاي پشت رسوبات از که نمونه هایي بر عالوه گرفته شد در طول آبراهه ها نیز نمونه هایي از رسوبات بستر آبراهه ها گرفته شد. در مجموع 13 نمونه رسوب برداشت شد. در این حالت به این نکته توجه شد که در طول آبراهه ها در نقاطي که جنس سنگ ها تغییر مي کند اقدام به نمونه برداري شده است. این کار نیاز به دقت

شكل 1- موقعیت كلي منطقه مورد مطالعه

شكل2- نقشه زمین شناسي منطقه مورد مطالعه

سال هشتم- شماره 25- تابستان 411393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

زیاد و پیمایش هاي صحرایي مکرر داشت و مشکالتي که رویاروي این کار بود این بود که مي بایستي تغییر در سنگ ها در عرصه با نقشه زمین شناسي تطبیق داده مي شد. هم چنین از واحد هاي سنگ شناسي با 3 تکرار نمونه برداري شد. شکل 3 نقاط نمونه برداري را نشان مي

دهد. در روش منشأیابي مرکب و کّمي از ترکیبي از خصوصیات منشأیاب براي تفکیک منابع رسوب استفاده مي شود. انتخاب این خصوصیات از زیادي نسبتًا تعداد اول مرحله در مي گیرد: انجام مرحله دو در خصوصیات منشأیاب تعیین و در مرحله دوم با استفاده از روش هاي منابع تفکیک قابلیت که اولیه از خصوصیات بهینه ترکیبي آماري، از چهار این مطالعه انتخاب مي گردند. در باشند، رسوب را داشته پارامتر XFD ،XHF ،XLF و %XFD که اندازه گیري آن ها توسط دستگاه است. استفاده شده مي باشد، انجام قابل راحتي به سنج12 مغناطیس مغناطیس سنج دستگاهي است که یک میدان مغناطیسي قابل تنظیم به نمونه اعمال کرده و با توجه به مغناطیس ذاتي خود نمونه میزان

1- Magnetic Suscebtibility Meter2-

جدول1- خصوصیات زمین شناسي و گسترش واحدهاي مختلف سنگيمساحت )درصد(

مساحت )هکتار(

سازند عالمت خصوصیات سنگ شناسي سن

دور دوره دوران

11/91 667/71 - Qt پادگانه هاي آبرفتي پلئیستوسن کواترنر

پلئیستوسن سنوزوئیک

1/24 64/39-

Pl-Qc کنگلومراي سست با گرد شدگي متوسط وجورشدگي ضعیف

پلیوسن-پلئیستوسن

ترسیر

23/47 1319/09 کرج Ek1 ماسه سنگ وگل سنگ با میان الیه هایي از آندزیت پورفیري ائوسن

25/61 1429/55 کرج Et توف بلورین همراه با ماسه سنگ توفي، سیلت سنگ و شیل

7/38 457/53 کرج Ev آندزیت همراه با توف و توفیت

11/99 724/27 فجن Ef کنگلومرا، ماسه سنگ توفي و توف

3/95 256/52 شمشک Js شیل و ماسه سنگ داراي زغال - ژوراسیک مزوزوئیک

2/18 112/98 - PMl آهک - پرمین پالئوزوئیک1/71 88/69 دورود Pd ماسه سنگ کوارتزي، شیل ودولومیت -

1/80 100/24 اللون Єl ماسه سنگ - کامبرین1/32 73/73 زاگون Єz شیل میکایي صورتي تا قرمز -

7/44 462/76 باروت Єbt دولومیت چرت دار همراه با ماسه سنگ، شیل و سنگ آهک

-

شكل3- نقاط نمونه برداري

سال هشتم- شماره 25- تابستان 421393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

پارامترهاي اندازه گیري جهت مي کند. تعیین را مغناطیسي قابلیت مغناطیسي از دستگاه مغناطیس سنج استفاده شد. بدین صورت که نمونه ها از الک 62/5 میکرون عبور داده شدند و در ظروف مخصوص جهت اندازه گیري پارامترهاي مغناطیسي به آزمایشگاه ژئومغناطیس انتقال داده شدند. نمونه ها در دستگاه مغناطیس سنج قرار داده شده و پارامترهاي XLF و XHF براي نمونه ها اندازه گیري شد. شکل )4(

دستگاه مغناطیس سنج مورد استفاده را نشان مي دهد.

پارامتر XFD از روي پارامترهاي XLF و XHF و با استفاده از رابطه زیر به دست مي آید:

رابطه )1(

که آن ها اندازه گیري و ردیاب ها اولیه ترکیب انتخاب از پس از بهینه ترکیبي دوم مرحله در شد، داده توضیح قبل قسمت در باشند، اولیه که قابلیت تفکیک منابع رسوب را داشته خصوصیات انتخاب مي گردند. براي انتخاب این ترکیب بهینه تاکنون از روش هاي کیفي از جمله مقایسه چشمي ردیاب در نمونه هاي رسوب و خاک مقادیر پراکنش )نمودار متغیره پراکنش دو نمودارهاي منابع ]19[، دو خصوصیت در مقابل هم در صورت داشتن توانایي الزم مي تواند استفاده ]25[ آماري ]23[ و روش هاي کند( را جدا منابع رسوب از روش هاي شده است. عمومًا در روش منشأیابي مرکب و کّمي تشخیص تحلیل و میانگین ها مقایسه آزمون هاي جمله از آماري استفاده مي شود ]15[. توانایي منشأیاب هاي مغناطیسي مورد استفاده در تفکیک منابع رسوب در حوضه مورد بررسي با استفاده از یک روش آماري دو مرحله اي مورد ارزیابي قرار گرفت ]10[. در مرحله اول از آزمون ناپارامتري کروسکال- والیس به منظور بررسي اینکه کدام یک از خصوصیات منشأیاب، تفاوت معني دار بین انواع منابع رسوب را نشان مي دهد استفاده شد. این روش یک تابع ناپارامتري آنالیز واریانس و یک آزمون تابع توزیع آزاد براي تمایز بین منابع رسوب گوناگون است ]9[ از آزمون کروسکال- والیس به این دلیل

استفاده شد که خصوصیات منشأیاب از توزیع نرمال پیروي نکردند آنالیز نبودند ]11[. در مرحله دوم و داراي واریانس هاي یکساني تابع تشخیص Stepwise براي کاهش خصوصیات انتخابي اولیه به باشند تفکیک توان حداکثر و همبستگي حداقل داراي که طوري گام به گام به روش تشخیص آنالیز اگر است. گرفته شده کار به )Stepwise( انجام گیرد، آنگاه برحسب مقدار F و المبداي ویلکس براي معني دار هستند و باقي مي مانند که متغیرهایي نهایي تابع در روش هاي بین از مي شود. استفاده آن ها از تشخیص تابع ایجاد آماري مختلف نظیر شبکه عصبي، نزدیکترین همسایه و غیره، تحلیل یاد روش از تنها حال به تا و دارد را کاربرد بیشترین تشخیص از ترکیبي متغیره چند مدل هاي در .]30[ است شده استفاده شده برنامه نویسي خطي براي حل تعدادي از معادالت استفاده مي شود. در این مدل ها فرض بر این است که ترکیب و مخلوط شدن خصوصیات این از . ]13[ است خطي صورت به مختلف منابع از منشأیاب از خصوصیات براي هر یک را ترکیبي معادله یا رو مي توان مدل

منشأیاب بصورت زیر نوشت:

∑=

=n

jjiji baX

1

ˆ رابطه )2(

، برابر با مقدار برآوردي خصوصیت i ام )m و iX̂ در این معادله j ام در منبع رسوب i مقدار میانگین خصوصیت ،aij ،)i=1و 2 و...ام )n و ... و 2 و bj ،)j =1، سهم منبع رسوب j ام، n، تعداد منابع از براي هر یک است. منشأیاب تعداد خصوصیات ،m و رسوب خصوصیات منشأیاب، معادله فوق تکرار مي شود و بنابراین به تعداد خصوصیات، معادله وجود خواهد داشت و مدل چند متغیره ترکیبي با تعدادي معادله مشخص خواهد شد. با حل این معادالت مي توان سهم هر یک از منابع مختلف رسوب را بدست آورد. چون مجموعه معادالت یاد شده داراي مجهوالت زیادي بوده و راه حل هاي متنوعي در بهینه نتایج آوردن بدست براي این رو از باشد داشته مي تواند روش هاي از باید مستقیم حل بجاي و رسوب منابع سهم تعیین بهینه سازي استفاده شود ]21، 32[. در مطالعات منشأیابي، روش هایي حداقل یا ]28[ باقیمانده مربعات مجموع کردن حداقل جمله از براي بدست آوردن یا هر دو کردن مجموع خطاهاي نسبي ]6[ و متغیره چند مدل هاي توسط شده برآورد رسوب منابع بهینه سهم ترکیبي استفاده شده است. مجموع مربعات باقیمانده را مي توان به

صورت زیر نوشت: 2

1 1

2

1)ˆ( ∑ ∑∑

= ==

−=−=

m

i

n

jjiji

m

iii bjzaXXXR

رابطه )3(

شده اندازه گیري مقدار Xi و باقیمانده مربعات مجموع ،R m ،ضریب اصالحي مواد آلي Zj ،ام در نمونه رسوب i خصوصیتتعداد خصوصیات ردیاب و n تعداد متغیر گروه بندي )سازند هاي زمین شناسي(، bj ضریب سهم هر یک از منابع رسوب، aij مقدار

شكل4- دستگاه مغناطیس سنج

سال هشتم- شماره 25- تابستان 431393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

میانگین ردیاب i ام در منبع رسوب j ام. معادله فوق با حذف تاثیر واحد هاي مختلف اندازه گیري مي توان

بصورت زیر نوشت: 2

1

1∑∑

=

=

−

=m

i i

n

jjiji

X

zjbaXR

رابطه )4(

جواب هاي بهینه براي سهم منابع رسوب با حداقل کردن یکي از معادالت 3 و 4 با استفاده از عملیات تکرار و سعي و خطا بدست مي آید. در این مطالعه از معادله 4 استفاده شد. بدین نحو که مقادیر تابع مقدار و شده انتخاب )bj( رسوب منابع سهم براي مختلف هدف )E یا R( محاسبه مي شوند و این عملیات تا جایي ادامه مي یابد که E یا R به کمترین مقدار خود برسند. براي به دست آوردن سهم بهینه رسوب برآورد شده توسط مدل هاي چند متغیره ترکیبي استفاده شده است جواب بهینه براي سهم منابع رسوب با حداقل کردن این معادله و با استفاده از عملیات تکرار و سعي و خطاء و با در نظر گرفتن دو شرط bj>1

سال هشتم- شماره 25- تابستان 441393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

شكل5- نقشه اهمیت نسبي واحدهاي سنگ شناسي در تولید رسوب

جدول 6- درصد اهمیت نسبي سازندها به روش مغناطیسيدرصد اهمیت نسبياهمیت نسبيدرصد مساحتمساحت )هکتار(سهم کل)%(واحد سنگ شناسي

Pd25/4588/691/7114/8849/76

Pl-Qc5/6164/391/244/5215/13

Єz2/9273/731/322/217/40

PMl3/61112/982/181/665/54

Єl2/90100/241/801/615/39

Ef12/65724/2711/991/063/53

Ev7/56457/537/381/023/44

Ek120/811319/0923/470/892/96

Qt8/44667/7111/910/712/37

Js2/52256/523/950/642/13

Єbt4/32462/767/440/581/94

Et3/211429/5525/610/130/42

سال هشتم- شماره 25- تابستان 451393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

دستگاه مغناطیس سنج میزان این پارامترها در نمونه هاي رسوب و منابع رسوب اندازه گیري و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. روش هاي آماري مورد استفاده نشان داد که از بین خصوصیات منشأ یاب اولیه پارامترهاي XLF، XHF و XFD توانستند منابع رسوب را به خوبي از هم تفکیک کنند و ردیاب هاي مناسبي براي حوزه مورد مطالعه با Pd نتایج موجود در جدول 6 نشان مي دهد که واحد اند. بوده دارد. تولید رسوب را بیش ترین سهم نسبي اهمیت 49/76 درصد این واحد متشکل از ماسه سنگ کوارتزي، شیل و ماسه سنگ صورتي تا سفید و دولومیت توده اي با گرهگ هاي چرت مي باشد. دومین واحد مهم Pl-Qc مي باشد که شامل کنگلومراي سست با گرد شدگي متوسط و جور شدگي ضعیف به رنگ خاکستري روشن بوده و سهم آن در تولید رسوب 15/13 درصد مي باشد. واحد Єz با 7/40 درصد در رتبه سوم قرار دارد که این واحد شامل شیل میکایي صورتي تا قرمز مي باشد. سهم واحدهاي Qt، Js، Єbt ،PMl، Єl، Ef، Ev، Ek1 و Et به ترتیب 5/54، 5/39، 3/53، 3/44، 2/96، 2/37، 2/13، 1/94 و 0/42 درصد مي باشد. با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش اند توانسته به خوبي مغناطیسي کردکه خصوصیات بیان توان مي اندازه سهولت به توجه با نتیجه در کنند تفکیک را رسوب منابع توانند در مغناطیسي مي این ردیاب هاي بودن، اقتصادي گیري و حکم خصوصیات منشأیاب مناسب براي تفکیک منابع رسوب مورد استفاده قرار گیرند ]2، 3، 4، 5، 19[. بنابراین استفاده از پارامترهاي مغناطیسي جهت منشأیابي رسوبات روشي ارزان و مناسب مي باشد سنگي واحدهاي که حوزه هایي در مخصوصًا مي شود پیشنهاد که بررسي براي مغناطیسي این خصوصیات از مي باشند غالب آذرین

فرسایش و رسوب استفاده شود.

منابعBlake, W. H., Wallbrink, P. J., Doerr, S. H., 1.

Shakesby, R. A. and Humphreys, G. S., 2006, Magnetic enhancement in wildfire-affected soil and its potential for sediment-source ascription. Earth Surface Processes and Landforms, 31, 249-264.

Bottrill, L. J., Walling, D. E., and Leeks, G. J. 2. L., 2000. Using resent overbank deposits to investigate contemporary sediment sources in larger river basins.

Caitcheon, G. G., 1998, The significance 3. of various sediment magnetic mineral fractions for tracing sediment sources in Killimicat Creek. Catena, 32, 131–142.

Collins A.L., Walling D.E., 2004: Documenting 4. catchment suspended sediment sources:problems, approaches and prospects, Progress in Physical Geography, 28:159-196.

Collins, A. L., and Walling, D. E., 2002. 5. Selecting fingerprinting properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins. Journal of Hydrology 261: 218-244.

Collins, A. L., Walling, D. E., and Leeks, 6. G. J. L., 1997 b. Source type ascription for fluvial suspended sediment based on a quantitative composite fingerprinting technique. Catena 29: 1-27.

Collins, A. L., Walling, D. E., and Leeks, G. J. 7. L., 1998. Use of composite fingerprintings to determine the provenance of the contemporary suspended sediment load transported by rivers.Earth Surface processes and Landforms 23: 31-52.

Dearing, J. A., 2000, Natural magnetic tracers 8. in fluvial geomorphology. In: Foster, I. D. L. (Ed.), Tracers in geomorphology, Wiley, Chichester, 57-72

Foster, I. D. L., and Lees, J. A., 2000. Tracers 9. in geomorphology. In: Foster, I. D. L. (Ed.), Tracers in geomorphology, Wiley, Chichester, 3-20.

Foster, I. D. L., Boardman, J. and Keay-Bright, 10. J., 2007, Sediment tracing and environmental history for two small catchments, Karoo Uplands, South Africa.

Foster, I. D. L., Lees, J. A., Jones, A. R., 11. Chapman, A. S., and Turner, S.E., 2002. The possible role of agricultural land drains in sediment delivery to a small reservoir, Worcestershire, UK: a multiparameter fingerprint study. In: Hodgkinson, R., (Ed.), The Structure, Function and Management Implications of Fluvial Sedimentary Systems, IAHS Publ. No. 276: 433-442.

Gruszowski K.E., Foster I.D.L., Lee J.A., 12. Charlesworth S.M., 2003: Sediment source ad transport pathways I a rural catchment, Herfordshire, UK, Hydrological Processes, 17: 2665-2681 .

Hakimkhani, Sh., Ahmadi, H., Ghayoumian, 13. J., Feiznia, S. and Bihamta, M.R. 2007. Determining a suitable subset of geochemical elements forseparation of lithological types of Poldasht Water Spreading StationIranian Natural Resources 60 (3), 693-711. (In Persian).

Kouhpeima, A. 2008. Investigating sediment 14. source of sediments behind small dams and its relation

سال هشتم- شماره 25- تابستان 461393 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

to drainage basin characteristics (Case study: Semnan Province). M.Sc. thesis. Tehran University. 144 pp. (In Persian).

Kurtus, R., 2006, Magnetism. 15. www.schoolforchampions. com /science /magnetism. Html.

Loughran,R. J., Campbell, B. L., Shelly, D. J., 16. and Elliott,G. L., 1992. Developing a sediment budget for a small drainage basin in Australia. Hydrological processes 6: 145-158.

Moazemi, M., 2007. Tracing source of fine-17. grained sediments, using soil natural tracers, M.Sc. thesis. Tehran University. 158 pp. (In Persian).

Parsons, A. J., Wainwright, J. and Abrahams, 18. A. D., 1993, Tracing sediment movement in interrill overland flow on a semi-arid grassland hillslope using magnetic susceptibility. Earth Surface processes and Landforms, 18, 721-732.

Peart, M. R., and Walling, D. E., 1986. 19. Fingerprinting sediment source: the example of a drainage basin in Devon, International Association of Hydrological Science Publication No. 159: 41-55.

Peart. M. R., and Walling, D. E., 1988. 20. Techniques for establishing suspended sediment sources in two drainage, basin in Devon, UK: a compavative assessment. In Bordas, M. P., and Walling, D.E., Scdiment budgets, Walling ford, I Alts publication No. 174, 269 – 279.

Rowan, J. S., Goodwill, P., and Franks, S. 21. W., 2000. Uncertainly estimastion in fingerprinting suspended sediment sources. In: Foster,I.D. L. (Ed.), Tracers in Geomorphology, John Wiley, Chichester, 279-290.

Samadi Arghini, H., 2013. Investigation of 22. erodibility of Hasan Abdal, Zanjan Drainage Basin with quantitative source studies of small dam sediments. M.Sc. thesis. Tehran University. 200 pp. (In Persian).

Slattery, M. C., Walden, J. and Burt, T. P., 2000, 23. Use of mineral magnetic measurements to fingerprint suspended sediment sources: Results from a linear mixing model. In: Foster, I. D. L. (Ed.), Tracers in geomorphology, Wiley, Chichester, 212-223.

Walden, J., Slattery, M. C. and Burt, T. P., 24. 1997, Use of mineral magnetic measurements to

fingerprint suspended sediment sources: approaches and techniques for data analysis. Journal of Hydrology, 202, 353-372.

Walden, J., Slattery, M. C., and Burt, T. P., 25. 1997. Use of mineral magnetic measurements to fingerprint suspended sediment sources: approaches and techniques for data analysis. Journal of Hydrology 202: 353-372.

Walling, D. E., and Woodward, J. C., 1995. 26. Tracing sources of suspended sediment in river basins: a case study of the River Culm, Devon, UK. Marine and Freshwater Research 46: 327-336.

Walling, D. E., and Woodward, J. C., 1995. 27. Tracing sources of suspended sediment in river basins: a case study of the River Culm, Devon, UK. Marine and Freshwater Research 46: 327-336.

Walling, D. E., Owens, P. N., and Leeks, G. J. 28. L., 1999. Fingerprinting suspended sediment sources in the catchment of the river Ouse, Yorkshire, UK. Hydrol.Process. 13: 955-975.

Walling, D. E., Owens, P. N., and Leeks, G. J. 29. L., 1999. Fingerprinting suspended sediment sources in the catchment of the river Ouse, Yorkshire, UK. Hydrol.Process. 13: 955-975.

Walling, D. E., Russell, M. A., Hodghinson, 30. R. A., and zhang, X., 2002. Fine grained sediment budgets for two small lowland agricultural catchments in the UK. Catena 47:323-353.

Walling, D.E., 2005. Tracing suspended 31. sediment sources in catchments and river systems. Science of the Total Environment 344, 159–184, doi:10.1016/j.scitotenv.02.011.

Walling, D.E., 2005. Tracing suspended 32. sediment sources in catchments and river systems. Science of the Total Environment 344, 159–184, doi:10.1016/ j.scitotenv.02.011.

Yu, L., Oldfield,33. F., 1993. Quantitative sediment source ascription using magnetic measurements in a reservoir-catchment system near Nijar, S.E. Spain. Earth Surface processes and Landforms 18: 441-454

سال هشتم- شماره 25- تابستان 821393

نشریه علمی- پژوهشی

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

سال هشتم- شماره 25- تابستان 1393

Iran-Watershed ManagementScience & Engineering

Vol. 8, No. 25, Summer 2014

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران

5Iran-Watershed ManagementScience & Engineering Vol. 8, No. 25, Summer 2014

Abstract

Using Magnetic Properties to Investigate the Role of Lithological Units in Sediment Production (Case Study: Hasan Abdal Watershed, Zanjan)

H. Samadi Arghini1, S. Feiz Nia2 and A. A. Nazari Samani3

Recived: 2013.12.04 Accept: 2014.04.05

A magnetic property is one of the features inherent in the minerals that are used to identify minerals so that type and location of the mineral can be traced using them. In the present study, we used four magnetic parameters XLF, XHF, XFD XFD% for tracing sediment and differentiation of sediment sources in the Hasan Abdal watershed. Sediment samples were taken from the small dams and bed sediments of streams and from lithological units with three replications as sources of sediment. Then the samples were passed through from sieve 62.5 microns and magnetic parameters were measured using magnetic susceptibility meter. Then the contribution of lithological units in the sediment production was determined using statistical and multivariate compositional techniques and the relative importance index was considered as representative of sediment production of the lithological units. The results showed that the Pd unit has the largest share in sediment production with 49.76%. This unit consists of quartz sandstone, and pink to white shale and sandstone and massive dolomite. The second is the Pl-Qc unit that consists of loose conglomerate with poorly roundness and medium sorted in color light gray and its contribution in sediment production 15.13%. Єz unit with 7.40% is third grade; this unit consists of pink to red micaceous shale. The contribution of lithological units PMl, Єl, Ef, Ev, Ek1, Qt, Js, Єbt and Et, respectively is 5.54%, 5.39%, 3.53%, 3.44%, 2.96&, 2.37%, 2.13%, 1.94% and 0.42%.

Keywords: lithological unit, sediment, magnetic, Hasan Abdal watershed.

1- Ms student in watershed management, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj. 2- Professor of Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj. 3- Assistant Professor of Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj. Email: [email protected]

fehrestfehrest.pdffehrest.en

Binder5.pdf5.pdfPages from matn 25-14