
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,693 |
تعداد مقالات | 72,239 |
تعداد مشاهده مقاله | 129,222,754 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,052,906 |
کارایی شاخصهای هوازدگی و عناصر ژئوشیمیایی در منشأیابی منابع رسوب زیرحوضهها (منطقه مطالعاتی: حوضه آبخیز الوند، استان کرمانشاه) | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
دوره 56، شماره 1، فروردین 1404، صفحه 1-16 اصل مقاله (1.67 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2024.378696.669743 | ||
نویسندگان | ||
پروین روشن نکو1؛ کاظم نصرتی* 2؛ رضا دهبندی3 | ||
1تگروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
2گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
3گروه مهندسی شیمی، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر ، ایران | ||
چکیده | ||
فرسایش ناشی از آب و انتقال و رسوبگذاری در حوضههای آبخیز منجر به اثرات محلی و برون محلی میگردد که باعث آسیب قابل توجهی به اراضی و زیرساختها میشود. شناخت منشاء تولید رسوب در سیستمهای رودخانهای برای مدیریت موثر حوضه آبخیز ضروری است. از چالشهای مهم منشایابی رسوب کاربرد ردیابهای مناسب است. بدین ترتیب هدف از این مطالعه بررسی کارایی شاخصهای هوازدگی و عناصر ژئوشیمیایی در منشایابی منابع رسوب زیرحوضهها در حوضه آبخیز الوند است. ابتدا 27 نمونه از خروجی سه زیرحوضه به عنوان منبع رسوب و 9 نمونه از خروجی حوضه اصلی به عنوان رسوب هدف نمونهبرداری شد. پس از آماده سازی نمونهها 9 عنصر ژئوشیمیایی شامل (Al, Ca, Fe, k, Na, Mg, Si, Ti) با اندازه ذرات کوچکتر از 125 میکرون اندارهگیری شدند. و 42 شاخص هوازدگی بر اساس عناصر ژئوشیمیایی در نمونههای رسوب منبع و نمونههای رسوب هدف محاسبه شدند. با استفاده از تحلیل آماری کروسکال-والیس و تحلیل آماری تابع تشخیص، سه عنصر ژئوشیمیایی (Na, Mg, Si) و سه شاخص هوازدگی (CPA, ALK, R) به عنوان ردیابهای بهینه در تفکیک منابع رسوب انتخاب شدند. تکنیک تعیین سهم منابع رسوب براساس مدل بیسین تهیه و درصد سهم هر یک از منابع رسوب تعیین شد که میزان سهم تولید رسوب هر یک از زیر حوضهها شامل زیر حوضه 1 (قلعه شاهین)، زیر حوضه 2 (پاتاق) و زیر حوضه 3 (ریجاب) به ترتیب مقادیر 7/97 % ، 8/0 % و 1/1% به دست آمد. بر اساس ردیابهای ذکر شده در فوق زیرحوضه قلعه شاهین به عنوان منبع رسوب غالب شناسایی شد. نتایج نشان داد ترکیبی از شاخصهای هوازدگی و عناصر ژئوشیمیایی میتوانند ترکیب مناسبی از ردیابها را ایجاد نماید تا در منشأیابی رسوب مورد استفاده قرار گیرد. | ||
کلیدواژهها | ||
حوضه آبخیز الوند؛ عناصر ژئوشیمایی؛ شاخص های هوازدگی؛ منشأیابی رسوب؛ مدل ترکیبی | ||
مراجع | ||
Babechuk, M. G., Widdowson, M., & Kamber, B. S. (2014). Quantifying chemical weathering intensity and trace element release from two contrasting basalt profiles, Deccan Traps, India. Chemical Geology, 363, 56-75. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.027 Blanco, H. and Lal, R. (2008). Principles of soil conservation and management, Springer Verlag, 601p, DOI 10.1007/978-1-4020-8709-7 Buggle, B., Glaser, B., Hambach, U., Gerasimenko, N., & Marković, S. (2011). An evaluation of geochemical weathering indices in loess–paleosol studies. Quaternary International, 240(1-2), 12-21 , https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.07.019 Cao, Z., Zhang, Z., Zhang, K., Wei, X., Xiao, S., & Yang, Z. (2020). Identifying and estimating soil erosion and sedimentation in small karst watersheds using a composite fingerprint technique. Agriculture, ecosystems & environment, 294, 106881, https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.106881. Chen, F. X., Fang, N. F., Wang, Y. X., Tong, L. S., & Shi, Z. H. (2017). Biomarkers in sedimentary sequences: Indicators to track sediment sources over decadal timescales. Geomorphology, 278, 1-11, , https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2016.10.027. Chen, F., Wang, X., Li, X., Wang, J., Xie, D., Ni, J., & Liu, Y. (2019). Using the sediment fingerprinting method to identify the sediment sources in small catchments with similar geological conditions. Agriculture, ecosystems & environment, 286, 106655, , https://doi.org/10.1016/j.agee.2019.106655. Chetelat, B., Liu, C., Wang, Q., Zhang, G., (2013). Assessing the influence of lithology on weathering indices of Changjiang river sediments. Chem. Geol. 359: 108 115, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.09.018. Collins, A., Walling, D., Webb, L., & King, P. (2010). Apportioning catchment scale sediment sources using a modified composite fingerprinting technique incorporating property weightings and prior information. Geoderma, 155(3-4), 249-261. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.12.008 Collins, A., Blackwell, M., Boeckx, P., Chivers, C.A., Emelko, M., Evrard, O., et al., (2020). Sediment source fingerprinting: benchmarking recent outputs, remaining challenges and emerging themes. J. Soil. Sediment. 20 (12): 4160–4193, https://doi.org/10.1007/s11368-020-02755-4 Davis, C.M., Fox, J.F. (2009). Sediment fingerprinting: review of the method and future improvements for allocating nonpoint source pollution. J. Environ. Eng. 135: 490–504, https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2009)135:7(490)
Derakhshan-Babaei, F., Nosrati, K., Tikhomirov, D., Christl, M., Sadough, H., Egli, M. (2020). Relating the spatial variability of chemical weathering and erosion togeological and topographical zones. Geomorphology 363: 107235, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107235. Derakhshan-Babaei, F., Nosrati, K., Fiener, P., Egli, M., & Collins, A. L. (2024). Source fingerprinting sediment loss from sub-catchments and topographic zones using geochemical tracers and weathering indices. Journal of Hydrology, 633: 131019, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131019. Dey, S., Ali, S.Z., (2019). Bed sediment entrainment by streamflow: state of the science. Sedimentology 66: 1449–1485. https://doi.org/10.1111/sed.12566. Efthimiou, N., Lykoudi, E. and Karavitis, C. (2014). Soil erosion assessment using the RUSLE model and GIS. European Water., 47: 15-30. Gaspar, L., Blake, W.H., Smith, H.G., Lizaga, I., Navas, A. (2019a). Geoderma testing the sensitivity of a multivariate mixing model using geochemical fingerprints with artificial mixtures. Geoderma 337: 498–510. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.10.005 Guo, Y., Yang, S., Su, N., Li, C., Yin, P., Wang, Z. (2018). Revisiting the effects of hydrodynamic sorting and sedimentary recycling on chemical weathering indices Geochim. Cosmochim. 227: 48–63, https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.02.015 Habibi, S., Gholami, H., Fathabadi, A., Desmond,W. (2018). Origin of sediments deposited in the dam reservoir using fingerprinting method (Case study: Laverfin dam catchment, Hormozgan province). Journal of Environmental Erosion Research, Vol. 8, No. 3, pp. 1-15.(in persian). Haddadchi, A., Nosrati, K., Ahmadi, F., (2014). Differences between the source contribution of bed material and suspended sediments in a mountainous agricultural catchment of western Iran. CATENA 116, 105–113, https://doi.org/10.1016/j.catena.2013.12.011. Harnois, L., & Moore, J. M. (1988). Geochemistry and origin of the Ore Chimney Formation, a transported paleoregolith in the Grenville Province of southeastern Ontario, Canada. Chemical Geology, 69(3-4), 267-289, https://doi.org/10.1016/0009-2541(88)90039-3. Issaka, S., Ashraf, M.A. (2017). Impact of soil erosion and degradation on water quality : a review.Geol. Ecol. Landscapes 9508, 1–11. https://doi.org/10.1080/24749508.2017.1301053. Institute for Studies and Research on Planning and Agricultural Economics. Seminar on Water and Agriculture, Conference on Challenges and Prospects of Iranian Development (2001). Institute for Management and Planning, Education and Research, affiliated with the Iranian Management and Planning Organization, pp. 28-49.(in persian). Koiter, A.J., Owens, P.N., Petticrew, E.L., Lobb, D.A. (2013). The behavioural characteristics of sediment properties and their implications for sediment fingerprinting as an approach for identifying sediment sources in river basins. Earth-Sci. Rev https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.05.009 Krisnayanti, D.S., Bunganaen, W., Frans, J.H., Seran, Y.A., Legono, D. (2021). Curve number estimation for ungauged watershed in semiarid region. Civ. Eng. J. 7, 1070–1083. https://doi.org/10.28991/cej-2021-03091711. Laceby, J.P., Evrard, O., Smith, H.G., Blake, W.H., Olley, J.M., Minella, J.P.G., Owens, P.N., (2017). The particle size characteristics of fluvial suspended sediment in the humber and tweed catchments. UK. Earth-Sci. Rev. 169, 85–103, https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00384-3. Malhotra, K., Lamba, J., Shepherd, S. (2020). Sources of stream bed sediment in an urbanized watershed. Catena 184, 104228. https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.104228 Mc Carney-Castle, K., Childress, T.M., Heaton, C.R. (2017). Sediment source identification and load prediction in a mixed-use Piedmont watershed, South Carolina. J. Environ. Manag. 185, 60–69. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.10.036. Minella, J. P., Walling, D. E., & Merten, G. H. (2008). Combining sediment source tracing techniques with traditional monitoring to assess the impact of improved land management on catchment sediment yields. Journal of Hydrology, 348(3-4), 546-563, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.10.026. Mohammadi, Sh., Karimzadeh, H., Alizadeh, M. (2018). Spatial estimation of soil erosion in Iran using the RUSLE model, Journal of Ecohydrology, Volume 5, Number 2, Summer 2018, pp. 551-569.(in persian). Morgan, R. P. C. (2009). Soil erosion and conservation. John Wiley & Sons. Moquet, J.-S., Crave, A., Viers, J., Seyler, P., Armijos, E., Bourrel, L., Chavarri, E. Lagane, C., Laraque, A., Casimiro, W.S.L., Pombosa, R., Noriega, L., Vera, A. Guyot, J.-L. (2011). Chemical weathering and atmospheric/soil CO2 uptake in the Andean and Foreland Amazon basins. Chem. Geol. 287, 1–26. Moosdorf, N., Hartmann, J., Lauerwald, R., Hagedorn, B., Kempe, S. (2011). Atmospheric CO2 consumption by chemical weathering in North America. Geochim. Cosmochim. Acta 75, 7829–7854, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.10.026. Navas, A., Lizaga, I., Gaspar, L., Latorre, B., Dercon, G. (2020). Unveiling the provenance of sediments in the moraine complex of aldegonda glacier (Svalbard) after glacial retreat using radionuclides and elemental fingerprints. Geomorphology 367, 107304, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107304. Nosrati, K., Govers, G., Semmens, B. X., & Ward, E. J. (2014). A mixing model to incorporate uncertainty in sediment fingerprinting. Geoderma, 217, 173-180. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.12.002. Nosrati, K., Collins, A. L., & Madankan, M. (2018). Fingerprinting sub-basin spatial sediment sources using different multivariate statistical techniques and the Modified MixSIR model. CATENA, 164, 32-43. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.01.003. Nosrati, K., Collins, A.L. (2019). Investigating the importance of recreational roads as a sediment source in a mountainous catchment using a fingerprinting procedure with different multivariate statistical techniques and a Bayesian un-mixing model. J. Hydrol. 569, 506–518. , https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.12.019. Nosrati, K., Mohammadi-Raigani, Z., Haddadchi, A., Collins, A.L. (2021c). Elucidating intra-storm variations in suspended sediment sources using a Bayesian fingerprinting approach. J. Hydrol. 596, 126115. Raymo, M.E., Ruddiman, W.F. (1992). Tectonic forcing of late Cenozoic climate. Nature 359, 117–122. Price, J.R., Velbel, M.A. (2003). Chemical weathering indices applied t weatherin profiles developed on heterogeneous felsic metamorphic parent rocks. Chem. Geol. 202 (3), 397–416. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126115. Ranjbar Jafarabadi, A., Riyahi Bakhtiyari, A., Shadmehri Toosi, A., Jadot, C. (2017). Spatial distribution, ecological and health risk assessment of heavy metals in marine surface sediments and coastal seawaters of fringing coral reefs of the Persian Gulf, Iran. Chemosphere 185, 1090–1111. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.07.110 Ruxton, B.P. (1968). Measures of the degree of chemical weathering of rocks. J. Geol. 76 (5), 518–527. Sherriff, S.C. Rowan, J.S., Fenton, O., Jordan, P., (2018). Sediment fingerprinting as a tool to identify temporal and spatial variability of sediment sources and transport pathways in agricultural catchments. Agr Ecosyst Environ 267, 188–200. https://doi.org/10.1016/j.agee.2018.08.023. Sobhani, B. 2001. Comparison of two modified FAO and Psiak methods to calculate erosion and sedimentation using geographic information system, Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 8( 4):15-28.(In Persian) Walling, D.E. (2005). Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Sci. Total Environ. 344: 159–184. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.02.011. Walling, D. E., Golosov, V., & Olley, J. (2013). Tracer Applications in Sediment Research, Melbourne, Australia, July 2011. Hydrological Processes, 27(6): 775-974. 10.1002/hyp.9701 Zhang, Y., Chu, C., Li, T., Xu, S., Liu, L., Ju, M. (2017). A water qualitymanagement strategy for regionally protected water through health risk assessment and spatial distribution of heavy metal pollution in 3 marine reserves. Sci. Total Environ. 599–600: 721–731. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.232. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 103 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 130 |