Regional modeling of relationship between sediment yield and vegetation cover in Sabalan mountain catchments

Subject Areas : Geohydrology

Sayyad Asghari saraskanroud ¹ , Mahdi Jadidoleslami ghalehno ²

1 - Associate Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Social Sciences, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran
2 - PhD Student in Geomorphology, Faculty of Social Sciences, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran

Received: 2021-09-08 Accepted : 2022-01-17 Published : 2022-03-21

Keywords: Regression, Vegetation index, Sabalan, Keywords: Sediment Yield,

Abstract :

The knowledge about spatial relationships of vegetation with sediment yield (S.Y) in watersheds is essential for optimal controlling and managing of water and soil resources. The purpose of this study was to recognize and determine the relationship between vegetation cover and annual S.Y of Sabalan catchments, N.W Iran. In this regard, the possibility of presentation of regional S.Y estimation models based on correlation and regression analysis were considered. Independent variables include average, minimum and maximum NDVI (Normalized Differential Vegetation Index), extracted through the processing of Landsa.t 8 satellite imagery in the ENVI environment. The dependent variable, which was the annual S.Y, was obtained through calculations on sediment load data of 10 sample hydrometric stations. Results of correlation test showed that there was a strong and significant relationship between the average NDVI and the annual S.Y in the catchments (r = -0/758). This inverse relationship emphasizes the importance and apparent role of vegetation in reducing sediment production and transporting in the region. Moreover, the results of regression tests showed that is possible to present the regional estimation models regards to annual S.Y by fitting linear, quadratic and power functions. In this regard, the quadratic model has the highest performance and explain 75% of the annual S.Y variance. The linear relationship was also able to explain 57% of the annual sedimentary variance.

References:

1- ثقفیان، بهرام؛ قرمز چشمه، باقر؛ سمیعی، مسعود (1384): تجزیه و تحلیل منطقه‌ای رسوب معلق بر مبنای پردازش تصاویر ماهواره‌ای و تحلیل‌های GIS. سومین همایش ملی فرسایش و رسوب، تهران: مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری کشور.

2- جبله، علی؛ نجفی‌نژاد، علی؛ حسینعلی‌زاده، محسن؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ گلکاریان، علی (1397): نقش پوشش گیاهی در تولید رواناب و رسوب اراضی لسی گرگان. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال 9، شماره 17، صص 192-182.

3- رنجبر، محسن (1388). آبخیزداری (برای دانشجویان رشته جغرافیا). تهران، نشر آییژ.

4- عرب‌خدری، محمود؛ اسدی، حسین؛ اسلامی، فاطمه؛ گرامی، زهرا؛ وظیفه دوست، مجید (1399): کاربرد داده‌های چرخه فصلی پوشش گیاهی، رسوب‌دهی و فرسایندگی باران برای مدیریت بهره‌برداری اراضی. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، جلد 27، شماره 5، صص 232-217.

5- قربانی، محمدعلی؛ فاخری‌فرد، احمد؛ نعمتی، سمیرا و طلوعی، سمیرا (1390): تعیین نواحی همگن توزیع مکانی بار معلق در حوضه آبریز رودخانه آجی‌چای، نشریه دانش آب‌وخاک، شماره 2، صص 24-16.

6- کاشی‌زنوزی، لیلا؛ احمدی، حسن؛ نظری سامانی، علی‌اکبر (1394): بهره‌گیری از روش آماری هیدروژئومورفولوژی در برآورد رسوب تولیدی حوزه آبخیز (مطالعه موردی: حوزه‌های آبخیز زنوزچای و زیلبرچای). پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال 6، شماره 12، صص 174-166.

7- کاویان، عطاا...؛ و صفری، عطا (1392): تعیین مدل مناسب برای برآورد رسوب‌دهی با استفاده از روش‌های آماری، مطالعه موردی: حوزه آبخیز بابلرود. فصلنامه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره 30، صص 130-11.

8- مددی، عقیل؛ قراچورلو، مرتضی (1399): بررسی تغییرات مکانی میزان رسوب‌دهی در ارتباط با پراکنش اجزاء لندفرمی (مطالعه موردی حوضه آبریز قره‌سو). فصلنامه پژوهش‌های فرسایش محیطی، 3(39)، صص 41-22.

9- معتمد وزیری، بهاره؛ احمدی، حسن؛ مهدوی، محمد؛ شریفی، فرود و جواهری، نصرا... (1388): بررسی امکان مدل‌سازی بار معلق با استفاده از منطق فازی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز زنجانرود)، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 62، شماره 2، صص 283- 298.

10- نجفیان، لیلا؛ کاویان، عطاا... قربانی، جمشید؛ تمرتاش، رضا (1389): اثر فرم رویشی و مقدار پوشش گیاهی بر تولید رواناب و رسوب اراضی مرتعی منطقه سوادکوه مازندران. مجله مرتع، سال 4، شماره 2، صص 347-334.

 

11- Du, J. & Shi, C. X. (2013): Modeling And Analysis Of Effects Of Precipitation And Vegetation Coverage On Runoff And Sediment Yield In Jinsha River Basin. Water Science And Engineering, 6(1), Pp. 44-58.

12- Grauso, S. Fattoruso, G. Crocetti, C. And Montanari, A. (2007): A Spatially Distributed Analysis Of Erosion Susceptibility And Sediment Yield In A River Basin By Means Of Geomorphic Parameters And Regression Relationships. Hydrology And Earth System Sciences Discussions, 4(2), Pp. 627-654.

13- Li, T. Dong, J. & Yuan, W. (2020): Effects Of Precipitation And Vegetation Cover On Annual Runoff And Sediment Yield In Northeast China: A Preliminary Analysis. Water Resources, 47, Pp. 491-505.

14- Ouyang, W. Hao, F. Skidmore, A. K. & Toxopeus, A. G. (2010): Soil Erosion And Sediment Yield And Their Relationships With Vegetation Cover In Upper Stream Of The Yellow River. Science Of The Total Environment, 409(2), Pp. 396-403.

15- Rompaey, A.V. (2005): Modeling Sediment Yields In Italian Catchments. Geomorphology 65, Pp. 157–169.

16- Singh, O. Sharma, M. C. Sarangi, A. & Singh, P. (2008). Spatial And Temporal Variability Of Sediment And Dissolved Loads From Two Alpine Watersheds Of The Lesser Himalayas. Catena, 76(1), 27-35.

17- Xin, Z. Yu, X. & Lu, X. X. (2010): Factors Controlling Sediment Yield In China's Loess Plateau. Earth Surface Processes And Landforms, 36(6), Pp. 816-826.

18- Xiaoming, Z. Wenhong, C. Qingchao, G. & Sihong, W. (2010): Effects Of Landuse Change On Surface Runoff And Sediment Yield At Different Watershed Scales On The Loess Plateau. International Journal Of Sediment Research, 25(3), Pp. 283-293.

19- Xu, G.C. Zhang, J.X. Li, P. Et Al. (2018): Vegetation Restoration Projects And Their Influence On Runoff And Sediment In China. Ecological Indicators, 95 (1), Pp. 233–241.

20- Zhao, J. Vanmaercke, M. Chen, L. & Govers, G. (2016): Vegetation Cover And Topography Rather Than Human Disturbance Control Gully Density And Sediment Production On The Chinese Loess Plateau. Geomorphology, 274, Pp.  92-105.