بررسی رابطه بین بعد فراکتال و ویژگی‌های مورفومتریک شبکه‌زهکشی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دشت یزد-اردکان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

2 استاد، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

3 استادیار، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

10.29252/aridbiom.2020.1812

چکیده

الگوی شبکه­ های زهکشی جزء شاخص ­ترین چشم‌اندازهای سطح زمین محسوب می­ شوند که اساس بسیاری از مدل­ های هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی است. با توجه به خصوصیات ژئومورفولوژیکی منطقه، هر کدام از شبکه‌های زهکشی ویژگی­های فراکتالی از خود نشان می‌دهند که به صورت کد یا عدد بدون بعد نشان داده می‌شود. در واقع، هندسه فراکتال زبان ریاضی است که به صورت، ابزاری کمی برای بررسی ژئومورفولوژی شبکه­ های زهکشی و مدل‌سازی بسیاری از پدیده­ های پیچیده طبیعی مورد استفاه قرار می‌گیرد. ابعاد فراکتالی شبکه‌زهکشی در حوزه­‌های آبخیز، معرف میزان تشابه ژئومورفولوژیکی در بین آن­ها است. در تحقیق حاضر، ابعاد فراکتالی شبکه ­زهکشی حوزه‌آبخیز دشت یزد- اردکان با استفاده از تعدادی از شاخص ­های مورفومتریک مورد بررسی قرار گرفت. همبستگی بین شاخص ­های مورفومتری و بعد فراکتال شبکه ­زهکشی محاسبه گردید. مقادیر عددی بعد فراکتال برای سه سازند زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه به‌دست آمد که میانگین بعد فراکتال 1/149 نشان‌دهنده‌ی سازند آهک تفت، میانگین بعد فراکتال 1/161، بیان گر سازند گرانیت و مقدار 1/207 نشان‌دهنده سازند کهر است. بیشترین مقدار عددی بعد فراکتال در سازند کهر(1/279) و کمترین آن در سازند تفت (1/046) محاسبه شد. نتایج آزمون تجزیه واریانس یک‌طرفه نشان داد بین میانگین بعد فراکتال سه سازند زمین‌شناسی با اطمینان 0/99 اختلاف معنی‌دار وجود دارد. نتایج روابط معنی‌داری بین ابعاد فراکتال شبکه‌زهکشی و شاخص‌های مورفومتریک نشان می‌دهد. بالاترین ضریب همبستگی متعلق به روابط رگرسیونی بین تراکم شبکه‌زهکشی و بعد فراکتال است ( در سطح 0/99). در پایان می‌توان نتیجه‌گیری نمود که بعد فراکتال، شاخص نسبتاً دقیق در ارائه خصوصیات مورفومتریک و ژئومورفولوژیک شبکه­های زهکشی است که جزئیات شکل و پیچیدگی­های موجود در شبکه‌زهکشی را به صورت یک شاخص بدون بعد نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


[1].Ben-Zion, Y., & Sammis, C. G. (2003). Characterization of fault zones. Pure and Applied Geophysics, 160(4), 677-715.
[2].Burrough, P. (1981). Fractal dimensions of landscapes and other environmental data. Nature, 294(5838), 240-242.
[3].De Cola, L., & Lam, N. S. N. (1993). Introduction to fractals in geography. Fractals in GeographyPrentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ) pp, 3-22.
[4].Fac-Beneda, J. (2013). Fractal structure of the Kashubian hydrographic system. Hydrology, 488, 48-54.
[5].Fattahi, M. H., & Talebzadeh, Z. (2017). The relationship between watershed compactness coefficient and the fractal characteristics. Iran Water Resources Research, 13(1), 191-203. (in Farsi)
[6].Elmi Zade, H., Mah Peikar, O., & Sadatmand, M. (2013). Investigate the theory of fractals in fluvial geomorphology: A Case Study Zarrinehroud. Research of quantitative geomorphology, 3(2), 130-141. (in Farsi)
[7].Gloaguen, R., Marpu, P., & Niemeyer, I. (2007). Automatic extraction of faults and fractal analysis from remote sensing data. Nonlinear Processes in Geophysics, 14(2), 131-138.
[8].Gloaguen, R., Kabner, A., Wobbe, F., Shahzad, F., & Mahmood, A. (2008). Remote sensing analysis of crustal deformation using river networks. Paper presented at the Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS 2008. IEEE International.
[9].Horton, R. E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology. Geological society of America bulletin, 56(3), 275-370.
[10].Ibanez, D. M., de Miranda, F. P., & Riccomini, C. (2014). Geomorphometric pattern recognition of SRTM data applied to the tectonic interpretation of the Amazonian landscape. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 87, 192-204.
[11].Karam, A., Saberi, M., (2015). Calculating fractal dimension in drainage basins and its relationship with the characteristics of the basin (Case study: North of Tehran watershed). Research of Quantitative Geomorphology, 4(3), 153-167. (in Farsi)
[12].Khanbabaei, Z., Karam, A., & Rostamizad, G. (2013). Studying Relationships between the Fractal Dimension of the Drainage Basins and Some of Their Geomorphological Characteristics. Geosciences, 4, 636.
[13].Krein, A., Petticrew, E., & Udelhoven, T. (2003). The use of finesediment fractal dimensions and colour to determine sediment sources in a small watershed. Catena, 53(2), 165-179.
[14].Kusák, M. (2013). Morphometric characteristics of valley nets in the Blue Nile basin in the Ethiopian highlands. Praha, 97 p. the diploma thesis (Mgr.). Ph.D. Department of Physical Geography and Geoecology, Faculty of Science, Charles University in Prague.
[15].Kusák, M. (2014). Review article: Methods of fractal geometry used in the study of complex geomorphic networks. AUC Geographica, 49(2), 99-110.
[16].La Barbera, P., & Rosso, R. (1989). On the fractal dimension of stream networks. Water Resources Research, 25(4), 735-741.
[17].Mandelbrot, B. B. (1983). The fractal geometry of nature/Revised and enlarged edition: WH Freeman New York, 495 p.
[18].Mandelbrot, B. B. (1967). How long is the coast of Britain. Science, 156(3775), 636-638.
[19].Nikooyi, E., Heydari, M., Talebbeydokhti, N. Hekmatzadeh, A. A. (2008) Fractal geometry in river engineering: ideas, concepts and achievements. National Congress on Civil Engineering, 14-15 May, University of Tehran. (in Farsi)
[20].Palmer, M. W. (1988). Fractal geometry: a tool for describing spatial patterns of plant communities. Vegetatio, 75(1-2), 91-102.
[21].Pelletier, J. D. (1999). Self‐organization and scaling relationships of evolving river networks. Geophysical Research: Solid Earth, 104(B4), 7359-7375.
[22].Perez-Pena, J. V., Azor, A., Azanon, J. M., & Keller, E. A. (2010). Active tectonics in the Sierra Nevada (Betic Cordillera, SE Spain): insights from geomorphic indexes and drainage pattern analysis. Geomorphology, 119(1), 74-87.
[23].Phillips, J. (1993). Interpreting the fractal dimension of river networks. Fractals in geography, 7, 142-157.
[24].Shahzad, F., Mahmood, S., & Gloaguen, R. (2010). Nonlinear analysisof drainage systems to examine surface deformation: an example from Potwar Plateau (Northern Pakistan). Nonlinear Processes in Geophysics, 17(2), 137-147.
[25].Shayan, S., Maghsoudi, M., Gol Alizade, M., Sharifi Kiya, M., & Norbakhsh, S. F. (2016). Spatial analysis of aeolian landforms by fractal theory (Case study: Ardestan Rig). Physical Geography Research Quarterly, 48(2), 231-245. (in Farsi)
[26]. Schuller, D., Rao, A., & Jeong, G. (2001). Fractal characteristics of dense stream networks. Hydrology, 243(1), 1-16.
[27].Taghizadeh-Mehrjardi, R. (2014). Digital Soil Mapping Using Geo-morphometric Parameters in the Yazd-Ardakan Plain. Arid Biom, 4(2), 39-53. (in Farsi)
[28].Taghizadeh-Mehrjardi, R., Sarmadian, F., Omid, M,. Toomanian, N., Rusta., M. J., & Rahimian, M. H. (2013). Incorporating soil taxonomic distance and decision tree for spatial prediction of soil classes in Ardakan, Yazd. Arid Biome, 6(1), 27-39. (in Farsi)
[29].Turcotte, D. L. (1997). Fractals and chaos in geology and geophysics: Cambridge university press.
[30].Turcotte, D. L. (2007). Self-organized complexity in geomorphology: Observations and models. Geomorphology, 91(3), 302-310.