تعیین سهم تولید رسوب زیرحوضه‌ها با استفاده از ردیاب‌های ژئوشیمیایی و رادیونوکلوئید در حوضۀ آبخیز آشان، استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

3 استادیار، گروه فیزیک کاربردی، دانشکدۀ علوم کاربردی، دانشگاه مالک اشتر، اصفهان‌

چکیده

فرسایش و تولید رسوب در حوضۀ آبخیز آشان سبب ایجاد تأثیرات محلی و برون‏محلی شده است. تعیین سهم نسبی رسوب زیرحوضه‏ها با استفاده از تکنیک منشأیابی به‌منظور اجرای برنامه‏های حفاظت آب و خاک ضروری است. هدف از ‌مطالعۀ حاضر، تعیین سهم تولید رسوب زیرحوضه‏ها با استفاده از ردیاب‏های ژئوشیمیایی و رادیونوکلوئید در حوضۀ آبخیز آشان است. به این منظور، 30 نمونه رسوب از کف کانال پنج زیرحوضه‏ برداشت و ردیاب‏های رادیونوکلوئید (سرب 210 (210Pb)، اکتینیوم 228 (228AC)، رادیوم 226 (226Ra)، سزیم 137 ((137Cs، پتاسیم 40 40K)))، ژئوشیمیایی (کلسیم ((Ca، آهن (Fe)، پتاسیم K))، منیزیم (Mg)، منگنز (Mn)، سدیم (Na)) و مواد آلی (OC) اندازه‏گیری شدند. ترکیب بهینۀ ردیاب‏ها با استفاده از تحلیل آماری کروسکال والیس و تابع تحلیل تشخیص مشخص شد. در نهایت، سهم هریک از زیرحوضه‏ها در تولید رسوب با استفاده از مدل غیرترکیبی عدم قطعیت بیسین و بر پایۀ ترکیب بهینۀ ردیاب‏ها تعیین شد. ردیاب‏های رادیوم 226، سزیم 137، پتاسیم 40، منگنز و کلسیم با قدرت تفکیک‌کنندگی 80 درصد به عنوان ترکیب بهینه شناسایی شدند. نتایج نشان داد زیرحوضۀ هریس با 1/70 درصد تولید رسوب نسبت به بقیۀ زیرحوضه‏ها بیشترین سهم تولید رسوب را دارد. سازندی که این زیرحوضه در آن واقع شده، سازند پیروکلاستیک و سنگ‏های رسی است. بنا بر نتایج پژوهش حاضر و مشاهدات میدانی، زیرحوضه‏هایی که روی سازند پیروکلاستیک و سنگ‏های رسی واقع شده‏اند، بیشترین مقدار تولید رسوب را دارند. این سازند به دلیل قرارگیری در نزدیکی خروجی حوضۀ آبخیز آشان از یک سو و به دلیل اثری که در پرکردن سد علویان از رسوب از سوی دیگر دارد، برنامه‏های حفاظت خاک برای کاهش فرسایش خاک و انتقال رسوب باید در آن متمرکز شوند.



 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determining the contribution of sub-basin sediment yield using geochemical and radionuclide tracers in Ashan drainage basin, East Azerbayjan Province

نویسندگان [English]

  • Kazem Nosrati 1
  • Mostafa Amini 2
  • Mohammad Reza Zare 3
2 Department of Physical Geography, Faculty Of Earth Sciences, Shahid Beheshti University
3 Department of Physics, University of Malek Ashtar, Shahin Shhr, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The main objective of this study was to determine the contribution of sub-basin sediment yield using geochemical and radionuclide tracers in Ashan drainage basin. In view of this, 30 sediment samples were collected from 5 sub basin outlets and radionuclide tracers including 210Pb, 228AC, 226Ra, 137Cs and 40K and geochemical traces including calcium, iron, potassium, magnesium, Mn, Na and organic carbon were measured. The optimum set of tracers was determined using Kruskal Wallis test and discriminant function analysis. The relative contribution of sub-basin sediment yield was determined by using Bayesian uncertainty un-mixing model based on the optimum set of tracers. The tracers including 226Ra, 137Cs and 40K, Mn and Ca were selected as optimum set of tracers with 80% correction of determination. The results showed that the sub basin of Heris (3) has the highest amount of sediment yield (70.1 %). The most lithology of this sub basin is pyroclastic and clay stones and soil conservation plans in order to reduce sediment yield should be focused on this sub-basin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fingerprinting
  • Radionuclide tracers
  • Ashan Drainage Basin
[1]. Morgan R.P.C. Soil and Water Conservation. Blackwell, 3nd edition. 2005.
[2]. Nosrati K, Feiznia S, Van Den Eeckhaut M, Duiker S.W. Assessment of soil erodibility in Taleghan Drainage Basin Iran, using multivariate statistics. Physical Geography. 2011; 32: 78-96.
[3]. Hakimkhani Sh. An investigation on using tracers in fluvial fine sediment sources fingerprinting (case study: the basin of Pouldasht flood spreading system, Makoo township). PhD thesis. University of Tehran. 2006.
[4]. Gruszowski K.E. Foster I.D.L. Lees J.A. Charlesworth S.M. Sediment sources and transport pathways in a rural catchment, Herefordshire, UK. Hydrological Processes. 2003; 17(13): 2665-2681.
[5]. Maher BA, Watkins SJ, Brunskill G, Alexander J, Fielding CR. Sediment provenance in a tropical fluvial and marine context by magnetic 'fingerprinting' of transportable sand fractions. Sedimentology. 2009; 56: 841–861.
[6]. Foster I.D.L, Lees J.A. Tracers in geomorphology: theory and applications in tracing fine particulate sediments. In: Foster, I.D.L. (Ed.), Tracers in Geomorphology. John Wiley & Sons Ltd; 2000.
[7]. Walling D.E. Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Science of the Total Environment. 2005; 344: 159–184.
[8]. Oldfield F, Maher B.A, Donaghue J, Pierce J. Particle-size related magnetic source sediment linkages in the Rhode River catchment, Maryland, USA. J. Geol. Soc. 1985; 142: 1035-1046.
[9]. Krein A, Petticrew E, Udelhoven T. The use of fine sediment fractal dimensions and colour to determine sediment sources in a small watershed. Catena. 2003; 53: 165-179.
[10].            Klages M.G, Hsieh Y.P. Suspended solids carried by the Gallatin River of Southwestern Montana II: using mineralogy for inferring sources. J. Environ. Qual. 1975; 4: 68-73.
[11].            Wallbrink PJ, Martin CE, Wilson CJ. Quantifying the contributions of sediment, sediment-P and fertiliser-P from forested, cultivated and pasture areas at the land use and catchment scale using fallout radionuclides and geochemistry. Soil Tillage Res. 2003; 69: 53–68.
[12].            Porto P, Walling DE, Callegari G. Using 137Cs measurements to establish
catchment sediment budgets and explore scale effects. Hydrological Processes. 2011; 25:
886–900.
[13].            Theuring P, Rode M, Behrens S, Kirchner G, Jha A. Identification of fluvial sediment sources in the Kharaa River catchment, Northern Mongolia. Hydrological Processes. 2013; 27: 845-856.
[14].            Fangxin C, Fengbao Z, Nufang F, Zhihua S. Sediment source analysis using the fingerprinting method in a small catchment of the Loess Plateau, China. J. of Soils, Sediments. 2016; 16: 1655–1669.
[15].            Nosrati K, Amini M, Haddadchi A, Zare M.R. Determination of contribution in sediment generation using magnetization properties and uncertainty mixing model (case study: Ashan drainage basin, Maragheh county). J. of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources. 2017; 78: 141-155. (In Persian)
[16].            Nosrati K. Ascribing soil erosion of hillslope components to river sediment yield. J. of environmental management. 2017; 1(194): 63-72.
 
[17].            Kachanoski R.G, Dejong E. Predicting the temporal relationship between soil Cs-137 and erosion rate. J. Environ. Qual. 1984; 13(2): 301-304.
[18].            www.Ocean.Stanford.edu.ir.
[19].            Haddadchi A, Ryder D.S, Evrard O, Olley J. Sediment fingerprinting in fluvial systems: review of tracers, sediment sources and mixing
models. International Journal of Sediment Research. 2013; 28(4): 560-578.
[20].            SPSS, IBM. SPSS Base 14.0 user's guide. Prentice Hall. 2005.
[21].            Nosrati K. Sediment fingerprinting based on uncertainty estimation. Water research of Iran. 2011; 9: 51-60. (In Persian)