مدل سازی ترکیبی فرسایش آبی و بادی با استفاده از روش های یادگیری ماشین
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی منابعطبیعی، دانشکده ی کشاورزی و منابعطبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران
2 دانشیار گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده ی کشاورزی ومنابعطبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران
3 استادیار گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده ی کشاورزی ومنابعطبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران
4 استادیار گروه منابع طبیعی، دانشکده ی کشاورزی ومنابعطبیعی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
doi
10.22092/wmrj.2022.358127.1458چکیده
مقدمه و هدففرسایش خاک بهوسیلهی آب و باد یکی از بزرگترین تهدیدهای زیستمحیطی در سراسر جهان است که پیامدهای منفی پرشماری مانند نابودی خاک، کاهش حاصلخیزی خاک، تخلیهی مواد مغذی و ریزمغذی ها، نابودی ساختمان خاک، طوفان های گرد و غبار، آلودگی هوا، سیلتی شدن آبگیرهای سدها، و ... روی بومسازگان انسانی و طبیعی دارد. بنابراین داشتن اطلاعات دقیق از حساسیت زمینها به فرسایش آبی و بادی و تهیه نقشه های مکانی از فرسایش بهمنظور کاهش پیامدهای منفی آن لازم است. بنابراین، هدف از این پژوهش استفاده از دو مدل یادگیری ماشین به منظور مدل سازی مکانی همزمان فرسایش آبی و بادی در آبخیز بختگان استان فارس است.مواد و روش هابهمنظور تهیهی نقشهی مکانی خطر فرسایش آبی و بادی خاک، بهترتیب 20 و 16 عامل تأثیرگذار بر فرسایش آبی و بادی انتخاب شد. در مرحله قبل از مدل سازی از روش انتخاب ویژگی وایازی چندمتغیره اسپیلاین تطبیقی و تست هم خطی بهمنظور شناسایی مهمترین عاملهای مهارکننده خطر فرسایش آبی و بادی استفاده شد. در مرحلهی بعد از دو روش یادگیری ماشین جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان برای مدل سازی فرسایش استفاده شد. عملکرد مدل ها با استفاده از منحنی مشخصهی عملکرد ارزیابی شد.نتایج و بحثبراساس نتایج، متغیرهای کاربری زمینها، شیب، سنگشناسی، زبری سطح خاک، بخش درشت دانهی خاک، درصد رس، پوشش گیاهی، جهت شیب، وزن مخصوص خاک و شاخص رطوبت پستیبلندی بهعنوان مهمترین عاملهای مهارکنندهی فرسایش آبی شناسایی شدند. همچنین مهمترین عاملهای مهارکنندهی فرسایش بادی عبارت بودند از: بلندی، کاربری زمینها، سرعت باد، شیب، پوشش گیاهی، نیتروژن خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی، سنگشناسی، جهت شیب، درصد رس و وزن مخصوص خاک. اندازههای سطح زیر منحنی مشخصهی عملکرد برای نقشهی فرسایش بادی تهیه شده به وسیله ی مدل جنگل تصادفی 99% و برای نقشهی فرسایش آبی تهیه شده به وسیلهی مدل ماشین بردار پشتیبان 96% بود. درنهایت دو نقشهی فرسایش بادی و آبی تلفیق شد و نتایج نشان داد که بیشترین درصد مساحت مربوط به حساسیت کم در فرسایش آبی و حساسیت خیلیزیاد در فرسایش بادی است که 18% از منطقه را دربر می گرفت.نتیجهگیری و پیشنهادهامنطقهی مطالعه شده بهدلیل وجود چندین دریاچه شامل بختگان، مهارلو و تشک و همچنین چندین سد، از نظر تأمین منابع آب شرب، کشاورزی، صنعت و محیطزیست اهمیت زیادی دارد. در صورت توجه نداشتن به مشکل فرسایش بهویژه فرسایش بادی در منطقهی مطالعه شده، این منطقه میتواند بهویژه در بستر دریاچههای خشکیده منبع تولید گرد و غبار باشد. بنابراین یافته های این پژوهش می تواند در راستای کاهش اثرات منفی این پدیده در منطقهی مطالعه شده بهوسیلهی مدیران اجرایی استان بهره برداری شود.