نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مسلم برجی حسن گاویار ¹
• محسن فرزین ²
• علی اکبر نظری سامانی ³

¹ پژوهشگر پسا دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

² دانشیار گروه مهندسی طبیعت دانشگاه یاسوج

³ استاد، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

در این مطالعه، ۴۷ آبکند (شامل ۲۵ آبکند دارای شکاف طولی و ۲۲ آبکند بدون شکاف) با استفاده از تصاویر پهپادی با دقت ارتفاعی دو و تفکیک مسطحاتی 11* 11 سانتی‌متر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. این دقت توسط 83 نقطه کنترل زمینی ارزیابی شده است. متغیرهای اندازه‌گیری شده شامل شیب دیواره، ارتفاع دیواره، فاصله شکاف از لبه، عرض پایین و بالای آبکند، شیب کف کانال، نوع قوس آبکند (خارجی، مستقیم، داخلی) و وضعیت پوشش گیاهی بودند. تحلیل‌های آماری شامل آزمون t مستقل، من-ویتنی کروسکال والیس، آزمون فیشر، همبستگی اسپیرمن، تحلیل خوشه‌ای و منحنی ROC بود که همگی در نرم‌افزار R و SPSS انجام شد. نتایج نشان داد که شیب دیواره مهم‌ترین عامل کنترل‌کننده وقوع شکاف‌های کششی است، به‌طوری‌که میانگین شیب در آبکند‌های دارای شکاف (7/86 درجه) به‌طور معنی‌داری بیشتر از آبکند‌های بدون شکاف (50 درجه) است. همچنین، قوس خارجی و عدم وجود پوشش گیاهی به‌ترتیب با نسبت شانس 2/4 و 57/4، به‌عنوان مهم‌ترین عوامل تقویت‌کننده احتمال وقوع شکاف شناسایی شدند. فاصله شکاف از لبه آبکند(میانگین 67/2 متر) عمدتاً تحت تأثیر ابعاد هندسی آبکند بوده و فقط با عرض آبراهه در پایین همبستگی مثبت و معنی دار نشان داد. تحلیل ROC آستانه بحرانی شیب دیواره را 4/78 درجه (835/0AUC=) تعیین کرد که در آن حساسیت و ویژگی مدل به‌ترتیب ۸۰ و 4/86 درصد است. همچنین، تحلیل خوشه‌ای سه الگوی متمایز از آبکند‌های دارای شکاف را نشان داد که بیانگر مراحل مختلف تکامل ناپایداری است. نتایج این پژوهش، کاربردهای مستقیمی در مدیریت فرسایش آبکندی دارد. نخست، شیب دیواره به‌عنوان شاخصی سریع و قابل‌اندازه‌گیری میدانی برای اولویت‌بندی اقدامات حفاظتی قابل استفاده است. آبکندهایی با شیب بالاتر از آستانه بحرانی 4/78 درجه باید در اولویت تثبیت قرار گیرند، زیرا احتمال تشکیل شکاف و گسترش شکست در آنها به‌طور معنی‌داری بیشتر است. دوم، اقدامات حجمی بدون توجه به کاهش شیب یا کنترل تمرکز تنش، تأثیر پایداری محدودی دارند؛ بنابراین عملیات مهندسی باید بر کاهش شیب مؤثر دیواره یا استهلاک انرژی جریان در قوس‌های خارجی متمرکز شود. سوم، هرچند نقش پوشش گیاهی از نظر آماری ضعیف‌تر بود، اما شواهد مکانیکی نشان می‌دهد که حذف آن می‌تواند آستانه شکست را تسریع کند؛ ازاین‌رو تثبیت بیولوژیک دیواره‌ها باید به‌عنوان ابزاری مکمل در مدیریت آبکندها در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

• شکاف کششی
• فرسایش آبکندی
• آستانه بحرانی شیب
• کلوچه بیجار

عنوان مقاله [English]

The role of vegetation cover and morphometry of gully in creating the walls tensile cracks

نویسندگان [English]

• Moslem Borji Hassan Gaviar ¹
• Mohsen Farzin ²
• Ali Akbar Nazari Samani ³

¹ Ph.D. Watershed Sciences and Engineering, Department of Nature Engineering, Faculty of Natural Resources, Yasouj University, Yasouj, Iran

² Yasouj University

³ 3- Professor , Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions , Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

چکیده [English]

In this study, 47 gullies (including 25 gullies with longitudinal cracks and 22 gullies without cracks) were surveyed and analyzed using UAV imagery with a vertical accuracy of 2 cm. The measured variables included wall slope, bank height, crack distance from the gully edge, bottom and top channel width, channel bed slope, gully planform curvature (outer, straight, inner), and vegetation cover status. The statistical analyses included independent t-test, Mann–Whitney U test, Kruskal–Wallis test, Fisher’s exact test, Spearman’s correlation, cluster analysis, and ROC curve analysis, all of which were performed using R and SPSS software. The results showed that wall slope is the most important factor controlling the occurrence of tensile cracks, such that the mean slope in cracked gullies (86.7 degrees) was significantly higher than in non-cracked gullies (50 degrees). Furthermore, outer curvature and lack of vegetation cover, with odds ratios of 4.2 and 4.57 respectively, were identified as the most important factors increasing the likelihood of crack occurrence. The crack distance from the gully edge (mean: 2.67 m) was mainly influenced by the geometric dimensions of the gully and showed a statistically significant positive correlation only with the bottom channel width. ROC analysis determined the critical wall slope threshold as 78.4 degrees (AUC = 0.835), with model sensitivity and specificity of 80% and 86.4%, respectively. Additionally, cluster analysis revealed three distinct patterns of cracked gullies, indicating different stages of instability evolution. The findings of this study have direct implications for gully erosion management. First, wall slope can be used as a rapid and field-measurable indicator for prioritizing conservation measures. Gullies with a slope exceeding the critical threshold of 78.4 degrees should be prioritized for stabilization, as the probability of crack formation and failure propagation is significantly higher in these gullies.

کلیدواژه‌ها [English]

• Tensile crack
• gully erosion
• critical slope threshold
• Koloucheh Bijar