اکتشاف توسعه لندفرم لس بر اساس روش اکولوژی جمعیت

مطالعه ویژگی‌های خندق یکی از مؤثرترین راه‌ها برای کشف توسعه شکل زمین لس در فلات لس چین است. با این حال، مطالعات کنونی بیشتر بر ویژگی‌های کلی خندق‌ها تمرکز می‌کنند و ترکیب متفاوت کل سیستم خندق را نادیده می‌گیرند. بنابراین، دیدگاه جدیدی در این مقاله برای بررسی توسعه لندفرم لس از ویژگی‌های جمعیتی سیستم خندقی ارائه شده است. ابتدا انواع مختلف خندق ها بر اساس تصاویر DEM و وضوح بالا در سه حوضه نمونه شامل آبکند زودگذر دامنه تپه، خندق کرانه و آبکند دره سطوح مختلف استخراج شد. ثانیاً، ویژگی‌های جمعیت از مقدار، طول، ساختار سنی و رابطه همگرا با مراجعه به جمعیت بیولوژیکی در اکولوژی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سرانجام، مراحل توسعه شکل زمین لس در سه حوضه بر اساس ویژگی های جمعیتی آنها بررسی شد. نتایج نشان داد که: (۱) خصوصیات جمعیت شامل تراکم تعداد، تراکم طول، ساختار سنی و همگرایی، به وضوح در سه حوضه نمونه متفاوت بود. (۲) تفاوت های توسعه سه حوضه با ترکیب همه ویژگی های جمعیتی به دست آمد: لینجیاجیان توسعه یافته ترین و قدیمی ترین حوزه آبخیز بود و به دنبال آن یانگجیاجو و سپس وانگجیاگو قرار گرفتند. (۳) مقایسه بر اساس نقشه شدت فرسایش خاک موجود و عوامل مستعد کننده ثابت کرد که یافته های این مقاله معقول تر از انتگرال هیپسومتری سنتی است. این تحقیق یک رویکرد مبتنی بر کمی جدید را برای کشف درجه توسعه شکل زمین لس از جمعیت خندق ارائه می دهد.

کلید واژه ها:

توسعه لندفرم لس ; سیستم خندق لس ; ویژگی های جمعیت ; فلات لس

۱٫ مقدمه

فلات لس در چین به عنوان یکی از با ارزش ترین مناطق جغرافیایی در جهان شناخته می شود [ ۱ ]. پس از میلیون‌ها سال حمل و نقل و انباشت، لندفرم لس فعلی عمدتاً تحت اثر ترکیبی رسوب بادی و فرسایش آبی شکل گرفت [ ۲ ]. لندفرم های لس در مراحل مختلف توسعه، مانند دشت لس، یال لس، تپه لس و مخلوط آنها، مورفولوژی متنوعی را در مناطق مختلف ارائه داده است که منجر به تفاوت قابل توجهی در هدررفت خاک و آب می شود [ ۳ ، ۴ ].]. قضاوت دقیق مرحله توسعه لندفرم لس تمرکز مهمی است و اهمیت عملی برای حفظ خاک و آب دارد که توانایی پیشگیری از بلایا را با توجه به شرایط محلی بهبود می‌بخشد.

در سال‌های اخیر، روش‌های تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی، فرسایش لس و ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی توسط بسیاری از محققان برای کشف توسعه لندفرم‌های لس استفاده شده است. روش های تاریخ گذاری زمین شناسی، مانند ^۱۴ C [ ۵ ]، لومینسانس تحریک شده نوری [ ۶ ]، چینه نگاری مغناطیسی [ ۷ ] و زیرکون U Pb [ ۸ ]، نتایج قابل توجه زیادی در تکامل لندفرم های لس به دست آورده اند. در بعد فرسایش لس، مطالعات بسیاری از فرآیندهای فرسایش، مدل های فرسایش خاک و غیره انجام شده است [ ۹ ، ۱۰ ].

از قرن گذشته، ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی لندفرم‌های لس یک موضوع داغ در تحقیقات لس بوده است، که همچنین برای مطالعه توسعه لندفرم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد [ ۲ ، ۴ ، ۱۱ ]. تحقیقات اولیه توسعه لندفرم های لس عمدتاً کیفی بود. نظریه چرخه ژئومورفیک ارائه شده توسط دیویس (۱۸۹۹) [ ۱۲ ] به یک نظریه کلاسیک تبدیل شده است. یعنی توسعه ژئومورفیک سه مرحله توسعه را تجربه کرد، از مرحله جوانی تا مرحله بلوغ و سپس مرحله قدیمی. علاوه بر این، دیویس در نظر گرفت که لندفرم های لس در مراحل مختلف توسعه مورفولوژی متنوعی را ارائه می دهند. بعدها، طرفداران نظریه چرخه ژئومورفیک نیز آن را از جنبه های آب و هوایی به ارث بردند و توسعه دادند [ ۱۳ ].با ارتباط نزدیک بین ژئومورفولوژی و ریاضیات، فیزیک، علم اطلاعات و سایر رشته های مرتبط، مطالعه ژئومورفولوژی از تحقیقات کیفی به کمی تبدیل شده است . Strahler (1952) [ ۱۵ ] روش انتگرال هیپسومتری را برای تعیین کمیت نظریه چرخه ژئومورفیک دیویس پیشنهاد کرد، که تحقیقات کمی را در مورد توسعه ژئومورفیک آغاز کرد. بر اساس انتگرال هیپسومتریک، ویژگی‌های منحنی‌های هیپسومتریک، مانند کشیدگی، چولگی و تابع چگالی، توسط بسیاری از محققان برای ترویج مطالعات خود پیشنهاد شده است [ ۱۶ ، ۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹ ، ۲۰ ].

با توسعه سریع فتوگرامتری، فناوری سنجش از دور و علم اطلاعات جغرافیایی، دستیابی به داده های توپوگرافی لس با دقت بالا راحت تر شد و استخراج ویژگی های لس را ترویج کرد [ ۲۱ ، ۲۲ ]. از یک طرف، یک سری از پارامترهای زمین بر اساس DEM با محاسبه تغییر ارتفاع در یک پنجره تجزیه و تحلیل خاص (یعنی ۳×۳ یا ۵×۵)، مانند شیب متوسط، تسکین توپوگرافی، ضریب ارتفاع به دست می‌آیند. تنوع و عمق برش سطح [ ۲۳ ، ۲۴ ، ۲۵ ، ۲۶]. این پارامترهای زمین تفاوت‌های قابل‌توجهی را در مناطق مختلف شکل زمین نشان می‌دهند، که برای کشف توسعه شکل زمین نیز اعمال می‌شوند. از سوی دیگر، خندق‌های لس به عنوان کانال‌های انتقال مواد و انرژی در طی فرآیندهای لس، پویاترین، متغیرترین و مشخص‌ترین واحدها در لندفرم‌های لس هستند و به کانون مهمی در تحقیقات لندفرم لس تبدیل شده‌اند [ ۲۷ ، ۲۸ ، ۲۹ ].]. توسعه خندق‌های لس به طور مستقیم بر تفاوت‌های منطقه‌ای لندفرم‌های لس تأثیر می‌گذارد یا حتی تعیین‌کننده تفاوت‌های منطقه‌ای لندفرم‌های لس است، که نشان می‌دهد توسعه خندق می‌تواند به طور گسترده توسعه لندفرم لس را منعکس کند. مورفولوژی خندق (به عنوان مثال، طول خندق، عمق آبکند، تراکم آبکند، عمق برش خندق، شیب عمودی و نسبت دایره ای و روابط آنها) درک تکامل لندفرم های خندق و وقوع از دست دادن خاک و آب در فلات لس را بهبود بخشیده است. [ ۳۰ ، ۳۱ ، ۳۲ ، ۳۳ ، ۳۴ ، ۳۵ ، ۳۶ ، ۳۷ ].

به طور خلاصه، مطالعات فعلی توسعه لندفرم لس، درک لندفرم لس را غنی کرده است. با این حال، ما همچنین باید توجه داشته باشیم که: (۱) روش‌های تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی و فرسایش لس برای مطالعه توسعه لندفرم لس دقیق‌ترین هستند اما به داده‌های نمونه تحقیقات میدانی دقیق متکی هستند که زمان‌بر و کار فشرده هستند. بنابراین، کاربرد در کل فلات لس محدود است. (۲) انتگرال هیپسومتریک توسعه حوزه آبخیز را از دیدگاه کلان منعکس می کند. با این حال، انتگرال هیپسومتری توسعه حوضه آبخیز را توسط مواد باقیمانده پس از فرسایش منعکس می کند، که تأثیرات سطح سنگ بستر زیرزمینی را نادیده می گیرد [ ۳۸ ، ۳۹ ]]. بنابراین، نمی توان تعیین کرد که آیا تفاوت بین دو حوزه آبخیز ناشی از شدت فرسایش متفاوت است یا سطح سنگ بستر زیرزمینی. (۳) پارامترهای زمین همچنین می توانند تفاوت های توسعه لندفرم لس را توصیف کنند، اما آنها مبتنی بر محلی هستند و تا حد زیادی تحت تأثیر پنجره تجزیه و تحلیل هستند. (۴) خندق لس همچنین برای انعکاس توسعه شکل زمین استفاده می شود، اما مطالعات فعلی یا عمدتاً بر روی ویژگی های کلی خندق ها تمرکز دارند یا فقط به یک نوع خندق توجه می کنند و ترکیب متفاوت سیستم خندق را نادیده می گیرند. با این حال، ترکیب و توسعه سیستم خندق لس از ویژگی های ضروری خندق ها است و می تواند جزئیات بیشتری از توسعه شکل زمین ارائه دهد که نباید نادیده گرفته شود.

انواع مختلف خندق ها از جمله آبکندی، زودگذر، کناره ای و دره ای، یک سیستم خندق سازمان یافته را تشکیل می دهند. با اشاره به مفهوم جمعیت زیستی در اکولوژی و در نظر گرفتن هر خندق به عنوان یک شی، بر این باوریم که سیستم خندق لس با انواع مختلف خندق ها را می توان به عنوان جمعیت خندق لس در نظر گرفت و ویژگی های جمعیتی سیستم خندقی را پیشنهاد کرد [ ۴۰ ].]. این یک ایده تحقیقاتی جدید و پایه ای برای مطالعه ویژگی های جمعیتی خندق لس فراهم می کند. بر اساس تحقیقات قبلی، این مطالعه بیشتر ویژگی‌های جمعیتی سیستم خندق را برای کشف و آشکار کردن مراحل مختلف توسعه لندفرم‌های لس در حوزه‌های آبخیز مختلف اعمال می‌کند. این مطالعه با هدف ارائه دیدگاه جدیدی برای کشف درجه توسعه لندفرم های لس از جمعیت خندق و تکمیل و بهبود مطالعه توسعه لندفرم لس است. اهداف اصلی به شرح زیر است: (۱) محاسبه ویژگی های جمعیتی سیستم خندق در سه حوزه آبخیز نمونه و (۲) تجزیه و تحلیل مرحله توسعه سه حوضه آبخیز.

۲٫ مواد و روشها

۲٫۱٫ حوزه و داده های مطالعه

فلات لس یکی از جدی ترین مناطق فرسایش خاک در جهان است. تعداد زیادی خندق توسعه یافته و زندگی محلی را به شدت تحت تاثیر قرار داده است. سه حوضه آبخیز لس، Linjiajian، Wangjiagou و Yangjiaju، به عنوان مناطق نمونه برای مطالعه توسعه شکل زمین لس آنها بر اساس ویژگی های جمعیت خندق انتخاب می شوند ( شکل ۱ ). حوضه آبخیز Linjiajian واقع در شهرستان Suide، استان Shaanxi، دارای آب و هوای قاره ای نیمه خشک است، با میانگین دمای سالانه ۸ درجه سانتی گراد، متوسط بارندگی ~۴۵۰ میلی متر در سال و ۱۶۱۵ ساعت آفتابی سالانه. فصل بارانی از ژوئیه تا سپتامبر را در بر می گیرد و ۶۴٫۴٪ از کل بارندگی سالانه را تشکیل می دهد که اغلب در یک طوفان باران متمرکز می شود [ ۴۱ ]]. Wangjiagou در جنوب شهرستان Huanxian واقع شده است، در حالی که Yangjiaju در شمال غربی شهرستان Huanxian، استان گانسو توزیع شده است. شهرستان هوان همچنین دارای آب و هوای قاره ای نیمه خشک است و میانگین دمای سالانه آن بین ۶٫۷-۹٫۲ درجه سانتی گراد است. بارندگی در Huanxian از جنوب شرقی به شمال غربی به تدریج کاهش می یابد، با بارش سالانه حدود ۴۰۰ میلی متر در جنوب و کمتر از ۲۰۰ میلی متر در شمال [ ۴۲ ]. علاوه بر این، سه حوزه آبخیز تقریباً ۱۲ کیلومتر مربع را اشغال می کنند ^اما در محدوده ارتفاعی آنها تفاوت های قابل توجهی دارند ( جدول ۱).). تفاوت‌های قابل‌توجه در محیط‌های فیزیکی سه حوضه باعث افزایش تفاوت‌ها در سیستم‌های خندقی آن‌ها می‌شود، که نشان می‌دهد این حوضه‌ها از نظر بررسی توسعه شکل زمین از ویژگی‌های جمعیتی سیستم خندقی نمونه و نماینده هستند.

داده‌های مورد استفاده در این مطالعه عمدتاً شامل مدل‌های رقومی ارتفاع (DEMs)، تصاویر با وضوح بالا و عوامل مستعد محیطی سه حوضه بود. DEM با وضوح فضایی ۵ متر از اداره ملی نقشه برداری، نقشه برداری و اطلاعات جغرافیایی چین (NFGIS_DEM) به دست آمد. تصاویری با وضوح بالا از حوضه آبخیز لینجیاجیان از عکس‌های ارتوفوتو با وضوح ۱ متر به‌دست آمدند که همچنین از اداره ملی نقشه‌برداری، نقشه‌برداری و اطلاعات جغرافیایی چین تهیه شد. تصاویری با وضوح بالا از حوزه های آبخیز Wangjiagou و Linjiajian از تصاویر Google Earth با وضوح ۱ متر به دست آمد. سیستم مختصات CGCS2000 برای DEM و تصاویر با وضوح بالا به کار گرفته شد. عوامل مستعد کننده محیطی منابع داده متفاوتی دارند. مجموعه داده ساختار خاک از نقشه خاک چین دومین بررسی خاک در مقیاس ۱:۱,۰۰۰,۰۰۰ بدست آمد که به سه دسته شامل خاک رس، سیلت و ماسه تقسیم شد و بر اساس درصد آنها ارائه شد. داده‌های نوع خاک از نقشه خاک در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰۰ استخراج شد که از کمیته تحریریه نقشه‌های سری سنجش از دور از منابع و محیط در فلات لس چین تهیه شد. داده‌های شیب و جهت توسط DEM با وضوح ۵ متر در ArcGIS محاسبه شد. داده‌های میانگین بارندگی سالانه از مرکز داده‌ها و علوم منابع و محیط‌زیست موسسه تحقیقات علوم جغرافیایی و منابع طبیعی چین به‌دست آمد. داده های عمق لس از Xiong (2019) به دست آمد [ و بر اساس درصد آنها ارائه شده است. داده‌های نوع خاک از نقشه خاک در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰۰ استخراج شد که از کمیته تحریریه نقشه‌های سری سنجش از دور از منابع و محیط در فلات لس چین تهیه شد. داده‌های شیب و جهت توسط DEM با وضوح ۵ متر در ArcGIS محاسبه شد. داده‌های میانگین بارندگی سالانه از مرکز داده‌ها و علوم منابع و محیط‌زیست موسسه تحقیقات علوم جغرافیایی و منابع طبیعی چین به‌دست آمد. داده های عمق لس از Xiong (2019) به دست آمد [ و بر اساس درصد آنها ارائه شده است. داده‌های نوع خاک از نقشه خاک در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰۰ استخراج شد که از کمیته تحریریه نقشه‌های سری سنجش از دور از منابع و محیط در فلات لس چین تهیه شد. داده‌های شیب و جهت توسط DEM با وضوح ۵ متر در ArcGIS محاسبه شد. داده‌های میانگین بارندگی سالانه از مرکز داده‌ها و علوم منابع و محیط‌زیست موسسه تحقیقات علوم جغرافیایی و منابع طبیعی چین به‌دست آمد. داده های عمق لس از Xiong (2019) به دست آمد [ داده‌های شیب و جهت توسط DEM با وضوح ۵ متر در ArcGIS محاسبه شد. داده‌های میانگین بارندگی سالانه از مرکز داده‌ها و علوم منابع و محیط‌زیست موسسه تحقیقات علوم جغرافیایی و منابع طبیعی چین به‌دست آمد. داده های عمق لس از Xiong (2019) به دست آمد [ داده‌های شیب و جهت توسط DEM با وضوح ۵ متر در ArcGIS محاسبه شد. داده‌های میانگین بارندگی سالانه از مرکز داده‌ها و علوم منابع و محیط‌زیست موسسه تحقیقات علوم جغرافیایی و منابع طبیعی چین به‌دست آمد. داده های عمق لس از Xiong (2019) به دست آمد [۴۳ ]. داده‌های کاربری زمین با وضوح ۱۰ متر از مجموعه داده‌های پرکاربرد FROM-GLC10 که توسط تیم پروفسور پنگ گونگ از دانشگاه Tsinghua تهیه شده است، به دست آمد.

۲٫۲٫ مواد و روش ها

بر اساس DEM ها و تصاویر سنجش از دور با وضوح بالا، سیستم خندقی دقیق ابتدا در سه حوضه نمونه استخراج شد. سپس ویژگی های جمعیت محاسبه و تجزیه و تحلیل شد تا تفاوت توسعه لندفرم لس در سه حوزه آبخیز را بیشتر بیان کند ( شکل ۲ ).

۲٫۲٫۱٫ استخراج و طبقه بندی سیستم گلی

سیستم خندقی عموماً شامل رودخانه ها، آبکندهای زودگذر، آبکندهای کناری و آبکندی دره است [ ۳۷ ]. با توجه به اینکه رودخانه ها بسیار کوچک هستند، به راحتی با کشت از بین می روند و تأثیر کمی بر از دست دادن خاک دارند، این مطالعه آنها را در نظر نمی گیرد [ ۴۴ ]. سیستم خندقی در این مطالعه شامل خندق های زودگذر، ساحلی و دره ای تپه ای است ( شکل ۳ ) که پویاترین، گسترده ترین و متغیرترین خندق های لس در فلات لس هستند.

در مورفولوژی، خندق های زودگذر دامنه به طور کلی ۲۰-۵۰ سانتی متر عمق و ۳۰-۵۰ سانتی متر عرض دارند و کوچکتر از خندق کرانه هستند که عمدتاً در ناحیه بالای خط شانه توزیع شده اند [ ۴۰ ]. خندق زودگذر بسیار کوچک است که توسط DEM با وضوح ۵ متر استخراج نمی شود، اما ویژگی های خطی واضحی را در تصاویر با وضوح بالا نشان می دهد [ ۴۵ ]. بنابراین، تصاویر سنجش از دور با وضوح بالا برای شناسایی و استخراج خندق های زودگذر با ترکیب روش قبلی و تفسیر بصری و دیجیتال سازی دستی استفاده می شوند [ ۴۵ ]. خندق‌های کرانه و دره عمدتاً با روش پیشنهادی ما استخراج می‌شوند [ ۴۱] بر اساس DEM از طریق تجزیه و تحلیل هیدرولوژیکی، و در نهایت به صورت دستی بر اساس تصاویر سنجش از دور با وضوح بالا تأیید شد. خندق های دره بر اساس همگرایی با استفاده از قانون طبقه بندی Strahler [ ۴۶ ] به چهار سطح طبقه بندی می شوند.

۲٫۲٫۲٫ ویژگی های کمی سیستم خندق

خندق ها در مراحل مختلف رشد، از جمله شیب زودگذر، خندق و دره، یک سیستم خندقی با اتصال و تعامل در یک منطقه زهکشی را تشکیل می دهند. انواع مختلف خندق ها در یک سیستم خندقی نسبت های کمی را اشغال می کنند و در یک محیط خاص همگرایی مشترک دارند. اگرچه جمعیت خندق یک جمعیت بیولوژیکی به معنای دقیق آن نیست، اما ویژگی های جمعیتی اولیه مشابهی دارد. بنابراین، از جنبه اکولوژی جمعیت، هر خندق به عنوان یک شی در نظر گرفته می شود و ویژگی های ترکیبی سیستم خندقی عمدتاً با مقدار، طول، ساختار سنی و رابطه همگرا توصیف می شود.

(۱): تراکم عدد

تراکم عددی (ND) به نسبت تعداد کل خندق ها به مساحت حوزه آبخیز اشاره دارد. تراکم تعداد خندق ها می تواند درجه توسعه خندق ها را تا حد زیادی منعکس کند. هر چه مقدار شاخص بالاتر باشد، هر چه تعداد آبکندها در یک حوضه آبخیز بیشتر باشد، توسعه خندق شدیدتر و درجه توسعه حوضه بیشتر است. فرمول به شرح زیر است:

ن D من = n من اس

(۱)

جایی که $N D_{i}$ نشان دهنده تراکم عددی یک نوع دره است، $n_{i}$ ( i = ۱، ۲، ۳، ۴، ۵) نشان دهنده مقدار کل یک نوع خندق و S نشان دهنده مساحت حوضه است.

(۲): چگالی طول

تراکم طولی به طول کل آبکند در واحد سطح اطلاق می شود که همان معنای تراکم خندق است. طول آبکند بیانگر میزان حرکت سر خندق به سمت بالادست است که یکی از مظاهر حیاتی توسعه آبکند است. هر چه سر خندق بیشتر به سمت بالا حرکت کند، طول آبکند بیشتر می شود. هر چه تراکم طول بیشتر باشد، خندق ها توسعه یافته تر، شکستگی زمین بیشتر، پایداری مواد سطحی کمتر و فرسایش خندقی در این ناحیه جدی تر است. فرمول به شرح زیر است:

L D من = L من اس

(۲)

جایی که $L D_{i}$ چگالی طول یک نوع خندق است و $L_{i}$ طول کل یک نوع خندق است.

(۳): نوع خندقی غالب

خندقی که به طور تصادفی از سیستم خندقی استخراج می شود، احتمال تعلق به یک نوع خندق را دارد. نوع خندقی غالب به چیزی اطلاق می شود که بیشترین احتمال را دارد. شناسایی یک نوع خندق غالب برای درک وضعیت فعلی یک حوزه آبخیز و پیش‌بینی توسعه آینده سیستم حوضه آبخیز اهمیت زیادی دارد. این مربوط به گونه غالب در جمعیت اکولوژیکی است.

دی تی = م یک x [(n من ن) ۲]

(۳)

که در آن N مقدار کل همه خندق ها در سیستم خندقی است و $n_{i}$ مقدار کل یک نوع خندق است.

(۴): ساختار سنی

ساختار سنی یک سیستم خندقی به نسبت انواع مختلف آبکندها در هر مرحله سنی سیستم اشاره دارد که معمولاً با یک هرم سنی نشان داده می شود. شکل یک هرم سنی را می توان برای تخمین وضعیت فعلی و پیش بینی دینامیک آینده سیستم خندق استفاده کرد که می توان آن را به سه نوع اصلی تقسیم کرد: هرم های منبسط، ثابت و انقباضی ( شکل ۴).). مشخصه این هرم گسترده، پایین و بالای باریک است، که نشان می دهد این جمعیت دارای درصد بالایی از گروه های جوان است و به رشد خود ادامه خواهد داد. هرم ساکن از افراد پیر و جوان به تعداد مشابه تشکیل شده است که نشان می دهد این جمعیت می تواند ثابت بماند. هرم انقباضی با یک پایین باریک و یک بالا پهن شکل می‌گیرد، که استنباط می‌کند که این جمعیت دارای درصد بالایی از گروه‌های قدیمی و درصد پایینی از گروه‌های کودک است.

(۵): ساختار همگرایی

ساختار همگرایی مهمترین تجسم رابطه جریان پیچیده ماده و انرژی در سیستم خندق است و می تواند ارتباط بین انواع مختلف آبکندها را منعکس کند. با تعداد و نسبت خندق ها که از سطح پایین به سطح بالا همگرا هستند نشان داده می شود.

۳٫ نتایج

۳٫۱٫ نتایج استخراج سیستم گلی

نتایج استخراج سیستم خندقی از سه حوضه آبخیز نمونه، که از خندق زودگذر دامنه، خندق و آبکند دره چند سطحی تشکیل شده است، در شکل ۵ نشان داده شده است. خندق های دره بر اساس قانون طبقه بندی Strahler به چهار سطح طبقه بندی می شوند. تفاوت سه خندق نمونه حوضه آبخیز را می توان از مقایسه تصویری و آمار ارائه شده در جدول ۲ مشاهده کرد. به طور کلی تعداد کل خندق ها و تعداد خندق های مختلف در سه حوزه آبخیز تفاوت معنی داری دارند. علاوه بر این، خندق های زودگذر دامنه تپه همیشه پربارتر از خندق های ساحلی، و خندق های ساحلی همیشه از دره ها، در سه حوضه پربارتر هستند.

از نظر تعداد کل، لینجیاجیان با ۴۶۳۰ خندق، وانگجیاگو با ۴۰۶۹ و یانگجیاجو تنها با ۲۹۹۲ که ۶۵ درصد از تعداد لینجیاجیان بود، بیشترین خندق ها را توسعه دادند. وانگجیاگو ۳۴۷۹ خندق زودگذر در دامنه تپه ایجاد کرد که ۱٫۵ برابر لینجیاجیان (۲۳۰۷) و ۱٫۶ برابر یانگجیاگو (۲۱۲۳) بود. با تشدید فرسایش آبی، خندق زودگذر دامنه تپه به طور مداوم قطع و تعریض می شود تا به خندق ساحلی تبدیل شود و در نتیجه تعداد خندق های زودگذر دامنه تپه کاهش یافته و تعداد خندق های ساحلی در سه حوزه آبخیز افزایش یابد. با این حال، با توجه به تعداد خندق های بانکی، لینجیاجیان در مجموع ۱۵۳۱ مورد بود، که تقریباً ۵ برابر وانگجیاگو (۳۰۸) و ۳٫۱ برابر یانگجیاجو (۴۸۷) بود. تعداد دره ها در لینجیاجیان (۳۹۶) نیز بالاترین در بین سه حوضه آبخیز بود. در واقع، بیش از دو برابر هر دو حوضه دیگر بود. از نظر چهار سطح مختلف دره، لینجیاجیان در هر بار بیشترین تعداد را داشت، پس از آن یانگجیاجو و سپس وانگجیاگو. بنابراین، لینجیاجیان، با بیشترین خندق های ساحلی و دره، ممکن است توسعه یافته ترین حوزه آبخیز از این سه باشد.

۳٫۲٫ ویژگی های کمی سیستم خندق

۳٫۲٫۱٫ تراکم عدد

چگالی تعداد سیستم های خندق سه حوضه در شکل ۶ نشان داده شده است . ویژگی های تعداد خندق ها می تواند میزان توسعه خندق ها را تا حد زیادی منعکس کند. هر چه مقدار شاخص بالاتر باشد، خندق های بیشتر در یک حوضه آبخیز، شدت توسعه خندق بیشتر و درجه توسعه لندفرم ها بیشتر می شود. تراکم تعداد کل خندق ها در حوضه آبخیز لینجیاجیان با ۳۴۲٫۹ عدد در کیلومتر مربع بزرگترین بود ^و پس از آن Wangjiagou (325.2) و Yangjiaju (220.2) قرار گرفتند.

تراکم تعداد سه حوضه یک روند کاهشی از خندق زودگذر دامنه به خندق ساحلی و سپس به خندق دره (از جمله از دره سطح اول تا دره سطح چهارم) نشان داد. وانگجیاگو با ۲۸۸ عدد در هر کیلومتر مربع بالاترین تراکم خندق زودگذر شیب تپه را داشت ^که ۱٫۵ برابر لینجیاجیان (۱۸۶٫۸) و ۱٫۷ برابر یانگجیاجو (۱۶۶٫۹) بود. در تراکم تعداد آبکندهای بانکی، لینجیاجیان با ۱۲۴ عدد در هر کیلومتر مربع بالاترین رقم را داشت ^.که ۳٫۲ برابر Yangjiaju (38.3) و ۴٫۹ برابر Wangjiagou (25.5) بود. در تراکم تعداد خندق‌های دره از سطح اول تا سطح چهارم، لینجیاجیان همیشه بزرگ‌ترین بوده و پس از آن یانگ‌جی‌آجو و سپس وانگجیاگو قرار دارند. شدت فرسایش به سطح از خندق زودگذر دامنه به خندق ساحلی و سپس خندق دره افزایش می یابد که نشان دهنده درجه توسعه از جوان به پیر است. وانگجیاگو دارای بالاترین تراکم تعداد خندق زودگذر دامنه تپه و کمترین تراکم تعداد خندق در کرانه و دره بود که نشان می‌دهد جوان‌ترین و فعال‌ترین سیستم خندقی از سه حوزه آبخیز بود.

۳٫۲٫۲٫ توزیع طول

طول خندق ها می تواند درجه توسعه را تا حدودی نشان دهد. خندق های مختلف طول های متفاوتی دارند. هر چه خندق طولانی تر باشد، درجه توسعه آن بیشتر باشد، فرسایش سطحی قوی تر و احتمال فرسایش خاک بیشتر می شود. در شکل ۷روند افزایشی طول خندق از خندق زودگذر دامنه به خندق ساحلی و سپس به خندق دره (شامل از دره سطح اول تا دره سطح چهارم) نشان داده شد. طول خندق زودگذر دامنه و خندق در سه حوضه نمونه تفاوت کمی (عمدتاً کمتر از ۱۰۰ متر) نشان داد. طول خندق دره سطح اول و دوم در Wangjiagou بیشتر از دو حوزه آبخیز دیگر بود. طول خندق دره سطح چهارم در سه حوزه آبخیز تفاوت محسوسی را نشان داد.

۳٫۲٫۳٫ چگالی طول

تعریف تراکم طولی همان تراکم خندقی در تحقیق فرسایش خاک است. تراکم طول بالا نشان دهنده فرسایش جدی خاک در حوضه آبخیز فلات لس چین است. هر چه چگالی طول بیشتر باشد، زمین شکسته تر و پایداری مواد سطحی کمتر می شود. چگالی طول کل خندق ها تنها تفاوت جزئی برای سه حوضه داشت که هر کدام بین ۲۰ تا ۲۵ کیلومتر بر کیلومتر مربع ^است ، همانطور که در شکل ۸ نشان داده شده است. با این حال، چگالی طول انواع مختلف آبکندها بسیار متفاوت است. برای تراکم طول خندق زودگذر دامنه، وانگجیاگو با ۱۶٫۸ کیلومتر بر کیلومتر مربع در رتبه اول قرار گرفت ^.پس از آن Yangjiaju با ۱۲٫۵ و Linjiajian با ۴٫۷ قرار دارند که تنها ۲۸٪ از Wangjiagou بود. چگالی طول خندق بانک ۸٫۳ کیلومتر بر کیلومتر مربع ^در لینجیاجیان حداکثر بود و ۴٫۹ برابر وانگجیاگو (۱٫۷) و ۳ برابر لیناجیاجیان (۲٫۸) بود. تراکم طول همه دره‌ها و دره‌های چهار سطحی Linjiajian همیشه بالاتر از Yangjiaju بود، با Yangjiaju همیشه بالاتر از Wangjiagou. تراکم طول خندق دره سطح اول تا چهارم همیشه در حال کاهش بود. چگالی زیاد طول خندق زودگذر دامنه در Wangjiagou و Yangjiaju نشان داد که افزایش آینده در تراکم طول خندق دو حوضه عمدتاً با توسعه خندق‌های زودگذر رخ خواهد داد.

۳٫۲٫۴٫ نوع غالب

انواع خندق غالب سه حوضه آبخیز در شکل ۹ نشان داده شده است. بسیار بدیهی است که نوع خندقی غالب در سیستم خندقی سه حوضه آبکندی زودگذر دامنه ای است. بر اساس فرمول ۳، ارزش خندق زودگذر لینجیاجیان ۰٫۳۶۱۳ بود که ۲٫۳ برابر خندق بانک (۰٫۱۵۹۱) بود. در حوضه آبخیز Wangjiagou، ارزش برای خندق زودگذر دامنه تپه ۰٫۸۲۱۲ بود، در حالی که مقادیر برای خندق های ساحل و دره کمتر از ۰٫۱ بود. در حوضه آبخیز Yangjiaju، ارزش برای خندق زودگذر دامنه ۰٫۳۰۶۰ بود، در حالی که ارزش خندق بانک و دره به طور قابل توجهی کمتر از ۰٫۱ بود. از بین رفتن خاک و تخریب زمین ناشی از خندق های زودگذر بسیار فراوان را نباید نادیده گرفت. علاوه بر این، با افزایش فرسایش خاک، تعداد زیادی از خندق‌های زودگذر دامنه‌ای در آینده در سه حوضه آبخیز به خندق ساحلی و خندق دره تبدیل می‌شوند.

۳٫۳٫ ساختار فضایی سیستم خندقی

۳٫۳٫۱٫ ساختار سنی

ساختار سنی، یعنی ترکیب سنی یا توزیع سنی، نشان دهنده نسبت افراد در طبقات سنی مختلف است و اغلب با یک هرم سنی نشان داده می شود. هرم سنی از گروه بندی افراد بر اساس سن آنها تشکیل شده است و از گروه جوان به گروه قدیمی مرتب می شود. درک هرم سنی در آشکار ساختن پویایی و ویژگی های تولیدی جمعیت از اهمیت بالایی برخوردار است. هرم سنی را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد: منبسط، ثابت و انقباضی. رشد خندق تفاوت سنی نیز دارد. به طور کلی، بیشتر خندق ها ناگهانی ظاهر نمی شوند، در عوض به تدریج از مقیاس کوچک به بزرگ رشد می کنند، به ویژه خندق های بزرگ در فلات لس در چین. مقیاس شیار، زودگذر، خندق کرانه و دره و رودخانه در سیستم خندقی لس به تدریج افزایش می یابد. بنابراین، برای ساختن هرم سنی یک سیستم خندقی در حوضه آبخیز، خندق زودگذر دامنه، خندق ساحلی و خندق دره به عنوان یک پیشرفت از سری جوان به قدیمی در نظر گرفته می شود. سپس هرم سنی با استفاده از آمار تعداد و نسبت برای هر خندق سنی ساخته شد.

شکل ۱۰نشان می دهد که ساختارهای سنی حوضه های سه گانه همگی هرم های گسترده ای بوده اند اما همچنان تفاوت های محسوسی با هم دارند. لینجیاجیان دارای کمترین شیب خندق زودگذر (۵۴٫۴۹ درصد) اما بیشترین خندق کرانه (۳۶٫۱۶ درصد) و خندق دره (۹٫۳۵ درصد) است که نشان می دهد در قدیمی ترین مرحله بوده و بیشترین توسعه را در بین سه حوضه داشته است. وانگجیاگو جوانترین حوضه آبخیز در بین سه حوضه با بیشترین شیب خندق زودگذر (۸۸٫۵۷٪) اما کمترین خندق کرانه (۷٫۸۴٪) و خندق دره (۳٫۵۹٪) بود که نشان می دهد توسعه آن کمترین خندق در بین سه حوضه است. نسبت مقدار خندق زودگذر شیب (۷۵٫۷۹٪)، خندق ساحلی (۱۷٫۳۹٪) و خندق دره (۶٫۸۲٪) در Yangjiaju همه در وسط بودند، که نشان می دهد توسعه آن در مرحله میانی سه حوضه آبخیز بوده است. به طور خلاصه،

۳٫۳٫۲٫ رابطه همگرا

خندق ها در مراحل مختلف توسعه یک سیستم شبکه ارگانیک را تشکیل می دهند. تماس های داخلی در این سیستم شبکه ارگانیک در هر زمان اتفاق می افتد، مانند همکاری و تبدیل مواد و انرژی. رابطه همگرا بین خندق های مختلف می تواند سیستم آلی یک شبکه خندق را تا حد زیادی نشان دهد. به طور کلی، رابطه همگرای یک سیستم خندقی در فلات لس چین شامل یک خندق جوان است که به یک خندق قدیمی همگرا می شود. به خندق دره همگرا می شود. با این حال، ممکن است پدیده برخی از خندق های زودگذر دامنه تپه به طور مستقیم به خندق دره همگرا شوند. روابط همگرا در سه حوضه در ارائه شده استجدول ۳ , جدول ۴ و جدول ۵ .

جدول ۳همگرایی سه نوع خندق را در سه حوزه آبخیز نشان می دهد. به طور کلی، خندق های ساحلی همه به خندق های دره در سه حوزه آبخیز همگرا می شوند، در حالی که روابط همگرای خندق های زودگذر دامنه به طور قابل توجهی متفاوت است. از نظر تعداد همگرا از خندق های زودگذر دامنه به خندق های ساحلی، حوضه آبخیز لینجیاجیان با ۱۷۲۵ در رتبه اول قرار گرفت و ۷۵ درصد از کل خندق های زودگذر را به خود اختصاص داد. در مقابل، تنها ۲۵ درصد آخر خندق های زودگذر به خندق های دره همگرا شدند. این یافته نشان داد که خندق های زودگذر مقدار زیادی آب و خاک را به خندق های کرانه منتقل کرده و در آینده جای خود را به خندق های کرانه خواهند داد. در مقابل، تنها ۲۷ درصد از خندق های زودگذر دامنه تپه به خندق های ساحلی همگرا می شوند، در حالی که نسبت خندق های زودگذر که به خندق های دره همگرا می شوند ۷۰ درصد در وانگجیاگو بود. این یافته نشان داد که یک خندق در این حوضه به کندی توسعه می یابد زیرا توسعه خندق دره زمان زیادی می برد. در حوضه آبخیز Yangjiaju، نسبت خندق‌های زودگذر دامنه‌ای که به خندق‌های ساحلی و دره همگرا می‌شوند، تقریباً ۵۰٪ بود.

رابطه همگرا از خندق کرانه به سطوح مختلف خندق دره در جدول ۴ نشان داده شده است. مشاهده می شود که سه حوضه آبخیز نسبت همگرای متفاوتی دارند. نسبت همگرا از خندق ساحل به دره سطح چهارم در سه حوزه آبخیز کمتر از ۱۰٪ بود. نسبت‌های همگرا از خندق بانک به دره سطح سوم کمترین مقدار را داشتند. با این حال، تفاوت های قابل توجهی در همگرایی به دره های سطح اول و دوم یافت شد. در لینجیاجیان، خندق‌های بانکی عمدتاً به خندق دره سطح اول همگرا می‌شوند که این نسبت بالای ۶۳ درصد است. تقریباً ۲۲٪ از خندق های بانکی به خندق دره سطح دوم همگرا می شوند، اما تنها ۹٪ به دره سطح سوم همگرا می شوند. این یافته نشان داد که مواد و انرژی خندق های بانکی عمدتاً به خندق دره سطح اول کمک می کند و خندق دره سطح اول به سرعت در آینده در لینجیاجیان توسعه می یابد. در مقابل، نسبت از همگرای خندق بانک به سطح دوم با ۴۳ درصد بالاترین رتبه را به خود اختصاص داد، به دنبال آن سطح اول با نسبت ۳۱ درصد در حوضه آبخیز Wangjiagou قرار گرفت. نسبت همگرا به سطح سوم ۲۳٪ بود. در حوضه آبخیز Yangjiaju، نسبت خندق های ساحلی که به دره های سطح اول و دوم همگرا می شوند تقریباً ۳۵٪ بود. تقریباً ۲۱ درصد از خندق های بانکی به خندق دره سطح سوم همگرا می شوند. مواد و انرژی خندق های بانکی در Wangjiagou و Linjiajian به خندق های دره سطح اول و دوم تحویل داده شد، که نشان می دهد هر دو خندق دره سطح اول و دوم در آینده توسعه بیشتری خواهند یافت. نسبت همگرا به سطح سوم ۲۳٪ بود. در حوضه آبخیز Yangjiaju، نسبت خندق های ساحلی که به دره های سطح اول و دوم همگرا می شوند تقریباً ۳۵٪ بود. تقریباً ۲۱ درصد از خندق های بانکی به خندق دره سطح سوم همگرا می شوند. مواد و انرژی خندق های بانکی در Wangjiagou و Linjiajian به خندق های دره سطح اول و دوم تحویل داده شد، که نشان می دهد هر دو خندق دره سطح اول و دوم در آینده توسعه بیشتری خواهند یافت. نسبت همگرا به سطح سوم ۲۳٪ بود. در حوضه آبخیز Yangjiaju، نسبت خندق های ساحلی که به دره های سطح اول و دوم همگرا می شوند تقریباً ۳۵٪ بود. تقریباً ۲۱ درصد از خندق های بانکی به خندق دره سطح سوم همگرا می شوند. مواد و انرژی خندق های بانکی در Wangjiagou و Linjiajian به خندق های دره سطح اول و دوم تحویل داده شد، که نشان می دهد هر دو خندق دره سطح اول و دوم در آینده توسعه بیشتری خواهند یافت.

جدول ۵ روابط همگرا را بین سطوح مختلف خندق های دره نشان می دهد. خندق دره سطح اول عمدتاً به سطح دوم و سطح دوم عمدتاً به سطح سوم در سه حوضه آبخیز نمونه با نسبت زیاد و تقریباً ۷۰ درصد همگرا می شود. همه خندق های سطح سوم دره به سطح چهارم همگرا شدند.

با توجه به جدول ۳ ، جدول ۴ و جدول ۵ ، رابطه همگرایانه بین انواع مختلف خندق ها در سه حوضه نمونه در مراحل مختلف توسعه متفاوت است که نشان دهنده تفاوت های قابل توجهی در توسعه آینده و تغییر لندفرم های لس است.

۴٫ بحث

۴٫۱٫ مقایسه با انتگرال هیپسومتری

منحنی انتگرال هیپسومتری به عنوان اولین شاخص کمی در نظریه چرخه فرسایش دیویس، برای بیان توسعه شکل زمین به دلیل پارامتر بدون بعد آن که امکان مقایسه حوضه های آبخیز را بدون توجه به مسائل مقیاس فراهم می کند، جذاب است [ ۴۷ ، ۴۸ ]. بنابراین، معمولاً برای تشخیص شکل زمین لس در مراحل مختلف در فلات لس استفاده می شود. بنابراین، منحنی انتگرال هیپسومتری سه حوضه برای مقایسه نتایج ما اعمال می شود.

حوضه را می توان بر اساس مقدار انتگرال هیپسومتری به سه مرحله تقسیم کرد: مرحله جوان (مقدار انتگرال > 0.6)، مرحله بالغ (۰٫۳۵ < ارزش انتگرال <0.6) و مرحله قدیمی (مقدار انتگرال > 0.35). علاوه بر این، شکل منحنی هیپسومتریک از محدب اولیه به “S” و در نهایت به مقعر تغییر می کند. نتایج انتگرال هیپسومتری سه حوضه معمولی در شکل ۱۱ نشان داده شده است. با توجه به منحنی هیپسومتریک و مقدار انتگرال، حوضه آبخیز Wangjiagou دارای بزرگترین مقدار انتگرال (۰٫۵۳۶) است که نشان می دهد جوانترین است. توسعه لینجیاجیان در وسط سه با مقدار انتگرال ۰٫۴۶۲ قرار دارد. Yangjiaju کمترین مقدار انتگرال (۰٫۴۰۷) را دارد که نشان می دهد قدیمی ترین حوزه آبخیز است. با این حال، از منظر رنگ‌شناسی جمعیت خندقی، وانگجیاگو جوان‌ترین حوزه آبخیز سه‌گانه است و پس از آن یانگ‌یاجو و سپس لینجیاجیان قرار دارند. حوضه آبخیز Wangjiagou از هر دو ویژگی های انتگرال هیپسومتریک و جمعیت جوان ترین است، در حالی که درجه توسعه Linjiajian و Yangjiaju با نتایج ویژگی های جمعیت متفاوت است. این تفاوت ممکن است از دو جنبه ایجاد شود. از یک طرف، توسعه لندفرم لس نتیجه ترکیبی فرسایش خندقی بود. فرسایش انبوه و فرسایش بادی. با این حال، ویژگی‌های جمعیتی روش‌های ما، فرسایش شیاری/ورقه‌ای، فرسایش توده‌ای و فرسایش بادی را نادیده می‌گیرد، که نقص روش ما است. از سوی دیگر، انتگرال هیپسومتریک منعکس کننده توسعه حوضه توسط مواد باقی مانده پس از فرسایش آبی است که تأثیرات سطح سنگ بستر زیرزمینی را نادیده می گیرد.۳۸ ، ۳۹ ]. بنابراین، درجه توسعه Linjiajian و Yangjiaju بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

خندق محل اصلی فرسایش خاک و کانال انتقال مواد است. توسعه و تکامل خندق ها روند فرسایش خاک را ثبت می کند. برعکس، شدت فرسایش خاک نیز می تواند منعکس کننده توسعه خندق ها باشد. با توجه به نقشه شدت فرسایش خاک فلات لس [ ۴۹ ]، حوضه آبخیز Linjiajian در کشور Suide، استان شانشی، جایی که فرسایش بسیار قوی است (۱۰۰۰۰-۲۰۰۰۰ تن در کیلومتر مربع ⁾ واقع شده است. با این حال، حوضه آبخیز Yangjiaju در کشور Huanxian، استان گانسو، که در آن فرسایش شدیدتر است (۴۰۰۰-۱۰،۰۰۰ تن در کیلومتر مربع) توزیع شده است ^.). بنابراین، فرسایش خاک Linjiajian جدی تر از Yangjiaju است، که نشان می دهد حوضه Linjiajian از منظر فرسایش توسعه یافته تر است. علاوه بر این، در سیستم خندقی، فرسایش کرانه و خندق دره قوی‌تر از خندق زودگذر است، که نشان می‌دهد حوضه با تراکم خندقی بیشتر، تکه تکه و توسعه یافته‌تر است. تراکم تعداد کرانه و آبکند دره در لینجیاجیان ۱۵۶٫۱ عدد در هر کیلومتر مربع ^است که تقریباً سه برابر یانگجیاجو (۵۳٫۵) است. علاوه بر این، تراکم طول خندق ساحل و دره در لینجیاجیان (۱۵٫۸ کیلومتر بر کیلومتر مربع ⁾ نیز تقریباً دو برابر یانگجیاجو (۸٫۶ کیلومتر بر کیلومتر مربع) است ^.). این مقایسه همچنین نشان می دهد که حوضه آبخیز Linjiajian توسعه یافته تر از Yangjiaju است.

۴٫۲٫ تجزیه و تحلیل عوامل مستعد کننده

فرسایش خندقی توسط محیط فیزیکی آن از جمله عوامل زمین شناسی، سنگ شناسی و آب و هوا کنترل می شود. یک محیط فیزیکی متفاوت، خندق‌های متفاوتی ایجاد می‌کند و شکل‌های زمین متفاوتی را تشکیل می‌دهد [ ۵۰ ]. عوامل مستعد کننده شامل ساختار خاک، نوع خاک، فرسایش، بارندگی سالانه، عمق لسی، شیب متوسط، جنبه و کاربری اراضی برای بررسی تفاوت‌های محیطی و توضیح توسعه متفاوت در سه حوزه انتخاب شدند.

در جدول ۶ قابل مشاهده استکه ساختار خاک، نوع خاک و نوع فرسایش برای هر سه حوضه یکسان بود. میانگین بارندگی سالانه سه حوضه آبخیز تفاوت آشکاری را نشان داد. با ۴۷۹ میلی‌متر در سال، حوضه آبخیز لینجیاجیان بالاترین میانگین بارندگی سالانه را داشت، در حالی که میانگین بارندگی سالانه یانگجیاجو کمتر از ۲۰۰ میلی‌متر در سال بود، که نشان می‌دهد لینجیاجیان فرسایش آبی جدی‌تری نسبت به یانگ‌جیاجو دارد. بنابراین، تفاوت در میانگین بارندگی سالانه از نتیجه ما حمایت می کند که حوضه آبخیز لینجیاجیان توسعه یافته تر و قدیمی تر از یانگجایجو است. حوضه های آبخیز Linjiajian و Wangjiagou عمق لس مشابهی داشتند، اما عمق لس در Wangjiagou بسیار عمیق تر از دو حوزه آبخیز دیگر بود. لس غلیظ فرسایش خندقی را دشوار می کرد، که ممکن است توضیح دهد که چرا وانگجیاگو جوانترین حوزه آبخیز بود.

علاوه بر این، میانگین شیب حوضه آبخیز Linjiajian بیشتر از حوزه آبخیز Yangjiaju بود. از دست دادن خاک در منطقه با شیب تندتر جدی‌تر بود، به‌ویژه زمانی که باران می‌بارید و فرسایش خندقی را شدیدتر می‌کرد، که ممکن است توضیح دهد که چرا فرسایش خندقی در Linjiajian جدی‌تر از Yangjiaju بود. جنبه شیب تفاوت کمی برای سه حوضه داشت ( جدول ۷ )، که در آن شیب سایه و سطح شیب نیمه سایه تقریبا ۵۰٪ بود. جدول ۸ نشان می دهد که لینجیاجیان تحت تسلط زمین های بایر و همچنین تحت تأثیر انسان ها بود، در حالی که یانگجیاجو تحت سلطه علفزار و زمین های بایر بدون تأثیر انسانی بود، که نشان می دهد حوضه آبخیز لینجیاجیان بیشتر احتمال دارد فرسایش خاک را تجربه کند.

به طور خلاصه عوامل مستعد کننده در سه حوضه کم و بیش متفاوت بود. تفاوت های توسعه در سه حوضه آبخیز را می توان به وضوح با تفاوت در میانگین بارندگی سالانه، عمق لس، شیب و کاربری زمین متمایز کرد.

۵٫ نتیجه گیری ها

این مطالعه تلاش می‌کند تا ویژگی‌های جمعیتی سیستم خندق لس را برای کشف و آشکار کردن درجه توسعه لندفرم لس اعمال کند. تفاوت توسعه سه حوضه آبخیز نمونه از ویژگی های جمعیت آنها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج به شرح زیر بود: (۱) ویژگی های جمعیت، از جمله تراکم تعداد، تراکم طول، ساختار سن و همگرایی، به وضوح در سه حوضه نمونه متفاوت بود. (۲) ساختارهای سنی سه حوضه آبخیز همگی اهرام گسترده بودند، در حالی که درجات توسعه حوضه با ترکیب همه ویژگی‌های جمعیتی متفاوت بود: لینجیاجیان توسعه‌یافته‌ترین و قدیمی‌ترین حوضه بود، و پس از آن یانگ‌یاجو و سپس وانگجیاگو قرار گرفتند. (۳) تجزیه و تحلیل مقایسه بر اساس نقشه شدت فرسایش خاک موجود ثابت کرد که نتیجه این مطالعه معقول تر از انتگرال هیپسومتری سنتی است. علاوه بر این، تفاوت در عوامل مستعدکننده، از جمله میانگین بارندگی سالانه، شیب و کاربری اراضی، تفاوت‌های توسعه‌ای سه حوزه آبخیز را بر اساس ویژگی‌های جمعیت خندق تأیید می‌کند.

بر اساس این تجزیه و تحلیل، ما معتقدیم که ویژگی های جمعیتی سیستم خندق لس دیدگاه جدیدی برای کشف توسعه شکل زمین لس ارائه می دهد و منطقی بودن آن ثابت شده است. این نه تنها مطالعه توسعه لندفرم لس را تکمیل و بهبود می بخشد، بلکه اهمیت عملی برای حفاظت از خاک و آب نیز دارد. با این حال، این روش عمدتاً بر فرسایش خندقی تمرکز می‌کند و فرسایش شیاری/ورقه‌ای، فرسایش توده‌ای و فرسایش بادی در لندفرم لس را نادیده می‌گیرد که یک کاستی است و در آینده نیاز به بررسی بیشتری دارد. علاوه بر این، تغییر دینامیکی زمانی برخی از حوضه های آبخیز توسط ویژگی های جمعیت خندق بیشتر مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا توسعه شکل زمین لس عمیق تر شود.

منابع

شیونگ، ال. تانگ، جی. یوان، بی. لو، ز. لی، اف. ژانگ، L. وراثت ژئومورفولوژیکی برای تکامل لندفرم لس در یک منطقه فرسایش شدید خاک در فلات لس چین بر اساس مدل‌های ارتفاعی دیجیتال. علمی علوم زمین چین ۲۰۱۴ ، ۵۷ ، ۱۹۴۴-۱۹۵۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تانگ، جی. لی، اف. لیو، ایکس. لانگ، ی. یانگ، ایکس. تحقیق در مورد طیف شیب فلات لس. علمی چین سر. تکنولوژی E علمی ۲۰۰۸ ، ۵۱ ، ۱۷۵-۱۸۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، اس. شیونگ، ال. تانگ، جی. استروبل، جی. رویکرد مبتنی بر یادگیری عمیق برای طبقه‌بندی شکل زمین از منابع داده یکپارچه مدل ارتفاعی دیجیتال و تصاویر. ژئومورفولوژی ۲۰۲۰ ، ۳۵۴ ، ۱۰۷۰۴۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
شیونگ، ال. تانگ، جی. یانگ، ایکس. لی، ف. تجزیه و تحلیل زمین دیجیتال مبتنی بر ژئومورفولوژی: پیشرفت و چشم اندازها. جی. جئوگر. علمی ۲۰۲۱ ، ۳۱ ، ۴۵۶-۴۷۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Maat، PB; جانسون، WC Thermoluminescence و تخمین های سنی جدید ۱۴C برای لس های کواترنر اواخر در جنوب غربی نبراسکا. ژئومورفولوژی ۱۹۹۶ ، ۱۷ ، ۱۱۵-۱۲۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لای، ز.-پی. Wintle، AG تعیین مرز بین پلیستوسن و هولوسن در لس چینی با استفاده از لومینسانس. هولوسن ۲۰۰۶ ، ۱۶ ، ۸۹۳-۸۹۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پان، بی. هو، ز. وانگ، جی. واندنبرگه، ج. هو، X. یک رکورد مغناطیسی چینه‌شناسی از توسعه چشم‌انداز در فلات اوردوس شرقی، چین: گذار از رسوب‌گذاری انباشته شده از میوسن پسین و پلیوسن اولیه به بالا بردن پلیوسن پسین و کواترنر و برش توسط رودخانه زرد. ژئومورفولوژی ۲۰۱۱ ، ۱۲۵ ، ۲۲۵-۲۳۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وانگ، ایکس. آیرز، جی سی. Katsiaficas، NJ زیرکون geochronology از لس و رسوبات آبرفتی: مفاهیم برای منشأ خاک های مدرن تنسی میانه. در مجموعه مقالات نشست پاییز AGU، سانفرانسیسکو، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، ۱۵-۱۹ دسامبر ۲۰۱۴٫ صفحات EP21D-3569. [ Google Scholar ]
Qiang-Guo، C. فرسایش خاک و مدیریت در فلات لس. جی. جئوگر. علمی ۲۰۰۱ ، ۱۱ ، ۵۳-۷۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، پی. مو، ایکس. هولدن، جی. وو، ی. ایروین، بی. وانگ، اف. گائو، پی. ژائو، جی. Sun, W. مقایسه مدل‌های فرسایش خاک مورد استفاده برای مطالعه فلات لس چین. Earth-Sci. Rev. ۲۰۱۷ , ۱۷۰ , ۱۷-۳۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
تانگ، جی. آهنگ، X. لی، اف. ژانگ، ی. Xiong، L. منطقه بحرانی طیف شیب و تغییرات فضایی آن در فلات لس چین. جی. جئوگر. علمی ۲۰۱۵ ، ۲۵ ، ۱۴۵۲-۱۴۶۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
دیویس، WM چرخه جغرافیایی. در ژئومورفولوژی اقلیمی ; پالگریو: لندن، بریتانیا، ۱۹۷۳; صص ۱۹-۵۰٫ [ Google Scholar ]
میلر، AA آب و هوا و چرخه ژئومورفیک: خطاب به انجمن جغرافیایی. جغرافیا ۱۹۶۱ ، ۴۶ ، ۱۸۵-۱۹۷٫ [ Google Scholar ]
چرخه‌های ژئومورفیک Oertel، GF در دلتاهای جزر و مد و الگوهای مربوط به فرسایش و برافزایش ساحل. J. رسوب. Res. ۱۹۷۷ ، ۴۷ ، ۱۱۲۱-۱۱۳۱٫ [ Google Scholar ]
Strahler، تحلیل هیپسومتری (منطقه-ارتفاع) توپوگرافی فرسایشی. جئول Soc. صبح. گاو نر ۱۹۵۲ ، ۶۳ ، ۱۱۱۷-۱۱۴۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پایک، RJ; ویلسون، نسبت ارتفاع به ریل SE، انتگرال هیپسومتری و تجزیه و تحلیل منطقه-ارتفاع ژئومورفیک. جئول Soc. صبح. گاو نر ۱۹۷۱ ، ۸۲ ، ۱۰۷۹-۱۰۸۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تانر، WF نمونه هایی از انحراف از گاوسی در تحلیل ژئومورفیک. صبح. J. Sci. ۱۹۵۹ ، ۲۵۷ ، ۴۵۸-۴۶۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Scheidegger, AE ژئومورفولوژی نظری ; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۱۲٫ [ Google Scholar ]
ایوانز، ژئومورفومتری عمومی IS، مشتقات ارتفاع و آمار توصیفی. در تحلیل فضایی در ژئومورفولوژی ; Routledge: Abington-on-Thames، انگلستان، ۲۰۱۹؛ صص ۱۷-۹۰٫ [ Google Scholar ]
هارلین، JM گشتاورهای آماری منحنی هیپسومتری و تابع چگالی آن. J. Int. دانشیار ریاضی. جئول ۱۹۷۸ ، ۱۰ ، ۵۹-۷۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، اس. در آغوش گرفتن.؛ چنگ، ایکس. شیونگ، ال. تانگ، جی. Strobl, J. ادغام دانش توپوگرافی در یادگیری عمیق برای پر کردن فضای خالی مدل های ارتفاعی دیجیتال. سنسور از راه دور محیط. ۲۰۲۲ ، ۲۶۹ ، ۱۱۲۸۱۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Lazzari، M. DEM های مشتق شده از LiDAR با وضوح بالا در استخراج شبکه های هیدروگرافیک و تغییرات چشم انداز کوتاه مدت. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی علوم محاسباتی و کاربردهای آن، کالیاری، ایتالیا، ۱ تا ۴ ژوئیه ۲۰۲۰؛ صص ۷۲۳-۷۳۷٫ [ Google Scholar ]
چنگ، اچ. زو، ایکس. وو، ی. ژانگ، سی. ژنگ، کیو. جیانگ، Z. پارامترهای مورفولوژی خندق زودگذر در ویژگی های دامنه های تپه در فلات لس چین. خاک ورزی خاک Res. ۲۰۰۷ ، ۹۴ ، ۴-۱۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لیو، ی. کائو، جی. وانگ، ال. نیش، ایکس. واگنر، W. ویژگی‌های منطقه‌ای نقش برجسته توپوگرافی بر روی فلات لس، چین: شواهدی از تجزیه حالت تجربی مجموعه. جلو. علوم زمین ۲۰۲۰ ، ۱۴ ، ۶۹۵-۷۱۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هیوز، مگاوات؛ اشمیت، جی. بادام، PC طبقه بندی زمین فرم خودکار و همبستگی محیطی برای مدل سازی مناظر لس در شمال اوتاگو، جزیره جنوبی، نیوزیلند. ژئودرما ۲۰۰۹ ، ۱۴۹ ، ۹۲-۱۰۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ژائو، W.-F. Xiong، L.-Y. دینگ، اچ. تانگ، G.-A. شناسایی خودکار لندفرم های لس با استفاده از روش جنگل تصادفی. J. Mt. Sci. ۲۰۱۷ ، ۱۴ ، ۸۸۵-۸۹۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ویلت، SD; McCoy، SW; پرون، جی تی; گورن، ال. چن، سی.-ای. سازماندهی مجدد پویا حوضه های رودخانه ای. Science ۲۰۱۴ ، ۳۴۳ ، ۱۱۱۶-۱۱۲۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، سی. لی، اف. دای، ز. یانگ، ایکس. کوی، ایکس. Luo, L. تنوع فضایی توسعه خندق در فلات لس چین بر اساس دیدگاه مورفولوژیکی. علوم زمین آگاه کردن. ۲۰۲۰ ، ۱۳ ، ۱۱۰۳-۱۱۱۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
والنتین، سی. پوسن، جی. Li, Y. فرسایش خندقی: اثرات، عوامل و کنترل. کاتنا ۲۰۰۵ ، ۶۳ ، ۱۳۲-۱۵۳٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، ز. ژانگ، ی. زو، س. یانگ، اس. لی، اچ. Ma، H. یک مدل ارزیابی فرسایش خندقی برای فلات لس چین بر اساس تغییرات در طول و مساحت خندق. Catena ۲۰۱۷ ، ۱۴۸ ، ۱۹۵-۲۰۳٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وو، اچ. خو، X. ژنگ، اف. کوین، سی. او، X. ویژگی‌های مورفولوژیکی خندق در منطقه تپه‌ای-خندقی لس بر اساس تکنیک اسکن لیزری سه بعدی. زمین گشت و گذار. روند. Landf. ۲۰۱۸ ، ۴۳ ، ۱۷۰۱-۱۷۱۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
گوان، ی. یانگ، اس. ژائو، سی. لو، اچ. چن، ک. ژانگ، سی. Wu، B. نظارت بر فرسایش خندقی طولانی مدت و آستانه های توپوگرافی در منطقه حاشیه ای فلات لس چین. خاک ورزی خاک Res. ۲۰۲۱ ، ۲۰۵ ، ۱۰۴۸۰۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کوین، سی. ژنگ، اف. خو، X. وو، اچ. ویژگی های مورفولوژیکی خندق مرحله فعال در منطقه تپه-خندقی لس بر اساس تکنیک اسکن لیزری سه بعدی. زمین گشت و گذار. روند. Landf. ۲۰۱۷ ۴۳ . _ [ Google Scholar ]
لی، جی. Xiong، L. پروفایل های ترکیبی خندق برای بیان مورفولوژی سطح و تکامل لندفرم های آبکند. جلو. علوم زمین ۲۰۱۹ ، ۱۳ ، ۵۵۱-۵۶۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
نا، ج. دینگ، اچ. ژائو، دبلیو. لیو، ک. تانگ، جی. فایفر، N. طبقه‌بندی زمین در مقیاس بزرگ مبتنی بر شی همراه با بهینه‌سازی بخش‌بندی و ویژگی‌های زمین: مطالعه موردی در چین. ترانس GIS. ۲۰۲۱ ، ۲۵ ، ۲۹۳۹-۲۹۶۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هوانگ، ایکس. تانگ، جی. زو، تی. دینگ، اچ. Na، J. جایگزینی فضا برای زمان در ژئومورفولوژی. J Geogr Sci. ۲۰۱۹ ، ۲۹ ، ۱۶۷۰-۱۶۸۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
نا، ج. یانگ، ایکس. دای، دبلیو. لی، ام. شیونگ، ال. زو، آر. Tang, G. روش سایه‌اندازی دو طرفه DEM برای استخراج خط شانه خندقی در منطقه دشت لس. فیزیک Geogr. ۲۰۱۸ ، ۳۹ ، ۳۶۸-۳۸۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Xiong، L.-Y. تانگ، G.-A. لی، F.-Y. یوان، B.-Y.; لو، ز.-سی. مدل‌سازی تکامل لندفرم‌های پوشیده از لس در فلات لس چین با استفاده از DEM سطح سنگ بستر زیرزمینی. ژئومورفولوژی ۲۰۱۴ ، ۲۰۹ ، ۱۸-۲۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Xiong، LY; تانگ، GA; استروبل، جی. Zhu، AX کنترل های پالئوتوپوگرافیک بر روی رسوب لس در فلات لس چین. زمین گشت و گذار. روند. Landf. ۲۰۱۶ ، ۴۱ ، ۱۱۵۵-۱۱۶۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
نا، ج. یانگ، ایکس. تانگ، جی. دانگ، دبلیو. Strobl, J. ویژگی های جمعیتی سیستم خندق لس در فلات لس چین. Remote Sens. ۲۰۲۰ , ۱۲ , ۲۶۳۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یانگ، ایکس. نا، ج. تانگ، جی. وانگ، تی. استخراج خندق بانک از DEMs با استفاده از ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی منطقه تپه‌ای لس در چین. جلو. علوم زمین ۲۰۱۹ ، ۱۳ ، ۱۵۱-۱۶۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Xiaoyan، W. فوجیانگ، اچ. Zhibiao، N. سیستم های چرا در خاک های لس: گزینه ها در شهرستان Huanxian، استان گانسو. در توسعه سیستم های دامداری پایدار در مراتع در شمال غربی چین ؛ مجموعه مقالات ACIAR شماره ۱۳۴; مرکز استرالیایی برای تحقیقات بین المللی کشاورزی: کانبرا، ACT، استرالیا، ۲۰۱۱; ص ۴۶-۵۷٫ [ Google Scholar ]
Xiong، L.-Y. تانگ، G.-A. بازسازی پالئوتوپوگرافی زیرین لس برای وراثت لندفرم لس. در Loess Landform Inheritance: Modeling and Discovery ; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۱۹؛ صص ۷۵-۱۳۳٫ [ Google Scholar ]
کوماوات، ع. یداو، د. صمادرمام، ک. راشمی، اول. اقدامات حفاظتی خاک و آب برای پایداری کشاورزی. در اهمیت رطوبت خاک ; IntechOpen: لندن، بریتانیا، ۲۰۲۰٫ [ Google Scholar ]
دای، دبلیو. هو، G.-H. یانگ، ایکس. یانگ، X.-W. چنگ، Y.-H. Xiong، L.-Y. استروبل، جی. تانگ، G.-A. شناسایی آبکندهای زودگذر از تصاویر با وضوح بالا و DEM با استفاده از تشخیص جهت جریان J. Mt. Sci. ۲۰۲۰ ، ۱۷ ، ۳۰۲۴–۳۰۳۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Strahler، AN مبنای دینامیکی ژئومورفولوژی. جئول Soc. صبح. گاو نر ۱۹۵۲ ، ۶۳ ، ۹۲۳-۹۳۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سینگ، او. سرنگی، ع. روش‌های تخمین انتگرالی هیپسومتری شارما، MC و ارتباط آن با وضعیت فرسایش حوزه‌های آبخیز هیمالیا کوچک شمال غربی. منبع آب مدیریت ۲۰۰۸ ، ۲۲ ، ۱۵۴۵-۱۵۶۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
داولینگ، تی. واکر، جی. ریچاردسون، DP; O’Sullivan، A. سامرل، GK کاربرد معیارهای انتگرال هیپسومتری و سایر معیارهای زمین به عنوان شاخص های سلامت حوضه: یک تحلیل مقدماتی . CSIRO، زمین و آب: کانبرا، ACT، استرالیا، ۱۹۹۸٫ [ Google Scholar ]
Zhang, T. The Loess Plateau Thesis ; انتشارات علوم محیطی چین: پکن، چین، ۱۹۹۳٫ [ Google Scholar ]
پورقاسمی، HR; صداسیوام، ن. کریمی نژاد، ن. مدل‌سازی فضایی فرسایش کالینز، AL Gully: نقش الگوریتم‌های یادگیری ماشین در انتخاب بهترین عوامل کنترل و فرآیند مدل‌سازی. Geosci. جلو. ۲۰۲۰ ، ۱۱ ، ۲۲۰۷–۲۲۱۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل ۱٫ مکان و داده های سه منطقه مطالعاتی انتخاب شده. ( الف ) مدل رقومی ارتفاع حوضه Linjiajian; ( ب ) مدل ارتفاعی رقومی حوضه آبخیز Yangjiaju. ( ج ) مدل رقومی ارتفاعی حوضه آبخیز Wangjiagou.