دانلود رایگان ترجمه مقاله ارزیابی فرسایش و زبری سطح جنگل های زمین توربی – وایلی ۲۰۱۵

wiley3

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

ارزیابی فرسایش و زبری سطح جنگل های زمین توربی با استفاده از اندازه گیری خارسنج و اسکن لیزری زمینی

عنوان انگلیسی مقاله:

Evaluation of erosion and surface roughness in peatland forest ditches using pin meter measurements and terrestrial laser scanning

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۵
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۳ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله زمین شناسی و منابع طبیعی
گرایش های مرتبط با این مقاله جنگل شناسی و اکولوژی جنگل، مهندسی جنگل
چاپ شده در مجله (ژورنال) فرایندهای سطح زمین و شکل اراضی – EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS
ارائه شده از دانشگاه گروه تحقیقات منابع آب و منابع طبیعی، دانشگاه اوولو، فنلاند
رفرنس دارد 
کد محصول F1185
نشریه وایلی – Wiley

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۲۶ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
ترجمه متون داخل جداول ترجمه شده است  
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است  
منابع داخل متن درج نشده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
مقدمه
مواد و رشهای تحقیق
منطقه تحقیق
اسکن لیزری زمین
اندازه گیری های میله سنج
زبری تصادفی
نتایج و استدلال
تغییرات فضایی فرسایش و رسوبات
برآورد فرسایش و رسوب خالص از توپوگرافی سطح
تعیین سطح مقطع آبگیر از داده های TLS و میل سنج
تغییرات زبری تصادفی
ارزیابی کاربردها پذیری مدلها
نتیجه گیری

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
فعالیت و عملیات انسانی در جنگل های خزه مثل زهکشی، حمل رسوب و فرودست رسوبات افزایش یافته و منجر به ایجاد پیامدهای زیانبار اکولوژیکی شده است. هدف تحقیق تعیین تغییرات مقدار فرسایش / رسوب و زبری سطح آبروهای جنگل خزه با اندازه گیری برش مقطع آبرو و میکرو توپولژی سطح با دو روش متناوب است : خار سنج دستی و اسکن لیزر زمینی (TSL). این روش ها در آبرو پوده زا ر و آّبرو دارای لایه نازک تورب اجرا شد که خاک کانی حساس به فرسایش را در یک دوره ۲ ساله پس از پاک سازی زمین آبرو جای گذاری میکرد. نتایج تحقیق نشان می دهد که فرسایش آبرو قرار گرفته در معرض خاک کانی بیشتر از آّبرو و خندق خزه است. درو روش برآورد نسبتاٌ مشابه فرسایش و روسوبات در آبروهای دارای لایه نازک تورب وجود تغییرات فراوان سطح مقطعی را نشان دادند، درحالی که نتایج رسوبا ت و فرسایش کوچک مقیاس تر در آبرو و خندق تورب متفاوت بود. مقادیر رسوب و فرسایس مبتنی بر TLS وابسته به اندازه روزنه و پنجره نمونه برداری مورد استفاده در برآورده ها بود. زبری سطح محاسبه شده از داده های خار سنج کمتر از داده های TLS بود. هر دو روش نشان دادند که زبری در کرانه های آّبرو دارای لایه نازک تورب افزایش یافته است.. داده های TSL نیز میزان زبری آّیرو تورب را افزایش داد. افزایش زیری سطح به فرسایش و رشد نباتات نسبت داده می شود. هر دو روش برای اندازه گیری زبری سطح و میکرو توپوگرافی در مقیاس سطح مقطع آبرو مناسب بودند، اما، کاربرد پذیری، فرسختی، و سهولت کسب داده های TLS بدیهی تر بود. وجود لایه آب کم عمق ّ هوموسی (قهوه ای تیره) که مانع کشف و آشکار سازی بستر آبرو می شد، عیب ونقص اصلیTLS بود. توانایی ژئو مورفولوژیکی روش ها به آشکار سازی تغییرات ارتفاع سطح >~0.1m محدود می شود.
 
۱- مقدمه
جنگلهای شمالی خز ۸۰% از کل نواحی پوشیده از خز جهان را در بر می گیرد. مناطق پوشیده از خز در کشورهای چون فنلاند، سوئید، روسیه برای عملیات جنگلداری بسیار استفاده میشوند. بیش از ۵۰% از ۹Mha مناطق خز در فنلاند با آبروها و خندق های باز زهکشی شده است به طوری که حداکثر سالهای زهکشی این جنگلها در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ رخ داده است. در حال حاضر، خزه های آغازین برا ی هدف جنگلداری زهکشی نمی شوند، اما توجه به حفظ و نگهداری شبکه های آبرو است. حفظ و نگهداری شامل پاکسازی آبروهای قدیمی و تا حدودی خاکبرداری و گودال برداری آبروهای جدید مکمل در نواحی زهکشی است.
علی رغم اهمیت خزه ها در رشد جنگل، اما پاکسازی شبکه خندق ها یا آبروها به علت افزایش بارهای رسوب که منجر به کاهش کیفیت رسوب می شود و اختلال و آشفتگی زیستگاه آبزیان و زیوگان می شود اثر ات جانبی بر آب های سطحی دارند. بنابراین، روشهای محافظت از آب توسعه یافته اند و آنها به طور عملیاتی جهت کاهش اثرات مضر پاکسازی آبرو استفاده می شوند. البته، اجرا آنها مستلزم درک بهتر پروسه های فرسایش در سرچشمه ها می شود. استنبرگ و همکاران (۲۰۱۵a,b) اهمیت بررسی و تعیین کمیت پروسه های را در سرچشمه ها ی بالا رودها مطرح می کند زیرا خاک فرسایش یافته موجود جهت حمل در شبکه آّبرو بیشتر از بار رسوب مشاهده شده در خروجی شبکه زهکشی است. پروسه های فرسایش آبرو در مناطق پوشیده از خز براساس تغییرات تورب، و نوع خاک کانی متفاوت است. نمونه های از خاک ها به سادگی فرسایش یافته در نواحی لایه نازک تورب عبارتند از : لای و لجن، ماسه و سایر رسوبات دوران چهارم زمین شناسی (Quaternary) . روش معتبر آشکار سازی تغییرات ناچیز در توپوگرافی آّبرو جهت پیشرفت تحقیق پروسه های فرسایش باید طراحی شود و توسعه یابد. فرسایش می تواند با تغییرات برجستگی ها و ناهمواری های توپوگرافی با میله های فرسایش، میله سنج، نقشه های جغرافیایی به کمک عکس های هوایی و اسکن لیزری زمین یا هوابردی اندازه گیری شوند. اسکن لیزری مجموعه بزر گی از داده های ابرهای نقطه ای را بدون ایجاد اختلال در مناطق مشاده شده تهیه میکند، زیرا این داده ها مبتین بر زمان های حرکت تپ های لیزی از اسکنر به اجزاء سطح هستند. بنابراین ، اسکن لیزری زمین (TLS) برای تفکیک بالا و کسب دقیق تر داده ها ارجیحت دارد، در حالی که اسکن لیزری هوا برد مناسب اسکن مناطق بزرگتر مثل جنگل است. TLS برای بررسی توپوگرافی و فرسایش سطوح مختلف زمین و برای تعیین داده های هندسی مدلهای هیدرولیکی و پارامترهای کانال ها و مجراهای علفی و پوشیده از گیاهان مثل عامل انسداد استفاده شده است. اگر چه نااطمینانی های از این عوامل مثل نور خورشید، بارش باران وسطوح خیس در زمان اجرا TLS رخ داده است اما این روش به علت پوشش دقیق و سریع نواحی بزرگ بدون اختلال در سطح برتر از سایر روش ها تصور می شود.
فقط از تحقیقات اندکی از TLS جهت بررسی توپوگرافی مناطق پوشیده از خز استفاده شده است. گرایسون و همکاران (۲۰۱۲) برآورده های TLS فرسایش مانداب های لایه ای و ورقه ای را در مناطقی از انلگستان ارایه دادند و به نتیجه مختلف TLS و اندازه گیری های میله و میخ فرسایش دست یافتند: افزایش خالص ارتفاع ۲٫۵mm سطح تورب با TLS اندازه گیری شد در حالی که کاهش ارتفاع ۳۸ میلیمتری سطح تورب با میله های فرسایش اندازه گیری شد. آنها معتقد بودند که هر دو روش باید با احتیاط انجام شود. بالهورن و همکاران (۲۰۰۹) از ALS جهت تعیین عمق اثرات سوختگی مناطق بزرگ (۲۷۹۰۰km2 ) خزه های اندونزی استفاده کردند و روش اسکن لیزری قادر به تهیه نتایج کافی و دقیق در زمین های غیر قابل دسترس پذیر خزه را بررسی کردند. استفاده از TLS در این تحقیق برای آشکار سازی توپوگرافی آبرو به علت تفکیک بهتر و دقت بالاتر بر روش ALS ترجیح داده شد. البته، به خوبی روش اجرا TLS در آّبروها یا کانال های گود برداری شده در تورب که در آن سطوح خیس و تیره نور را جذب میکنند و بر دقت اندازه گیری اثر دارند، مشخص نیست. بنابراین باید روش برآورد فرسایش را به وسیله TLS پس از پاکسازی آبروها و خندق های جنگل ثابت کرد.
زبری سطح پارامتر دیگر مهم محیطی نیازمند بررسی است.این پارامتر با تغییر سرعت و آشفتگی جریان بر هیدرولیک های جریان کانال اثر می گذارد. افزایش زبری سطح سرعت جریان را کاهش می دهد و بر فرسایش و ظرفیت حمل نقل رسوبات اثر می گذارد. مشخصه زبری سطح در بسیاری از تحقیقات با استفاده از TLS و میله سنج با موفقیت انجام شده است. زبری سطح ملاک و اندازه تغییر فضایی ارتفاع سطح محاسبه شده از میکرو توپوگرافی خاک است و به عنوان شاخصی برای زبری سطح استفاده می شود. زبری سطح آبروهاو خندق ها قبل از پاکسازی آبرو یاخندق پس از دهه ها انجام پروسه تجزیه مثل هم رمبی و تلاشی کنارهای آّبرو و رشد نباتات بالا است. بنابراین، پروسه های فرسایش و رسوبات بر خواص هیدرولیکی آب رو اثر می گذارد. البته زبری سطح و تغییرات آن پس از پاکسازی آّبرو و با تغییر ضخامت تورب ثابت نشده است.
هدف اصلی این تحقیق تعیین و تشخیص تغییرات توپوگرافی و زبری سطح در آبروهای جدیداٌ پاکسازی شده مناطق پوشیده از خز است. هدف تحقیق براساس این تحقیقات توضیح روش وقوع پروسه های فرسایش و رسوبات در آبروهای داری پوشش ضخیم تورب و مناطق قرار گیری خاک های کانی حساس به فرسایش (رس سنگی) زیر لایه نازک تورب است. هدف دوم به منظور بررسی اعتبار پذیری نتایج مقایسه نتایج دو روش مختلف مورد استفاده برای اندازه گیری توپوگرافی سطح است میل سنج و TLS. این روشها در حال حاضر به ویژه در آبگیرهای غالب خز مقایسه شده اند. این روش های برای تعیین توزیع کوچک مقیاس فضایی و افزایش مقدار برش مقعطی فرسایش، رسوب و زبری سطح است. توانایی و قدرت ژئو مورفولوژیکی با ارزیابی تغییرات معنادار آماری بدست آمده از داده های میله سنج و TLS و روش ارایه شده توسط لان و همکاران (۲۰۰۳) بررسی می شود. تغییرات ارتفاع بخش گودبرداری شده آبرو وقوع فرسایش و رسوب را مشخص می کند. بعلاوه، اثر رشد نباتات بر مقادیر برآورد شده رسوب / فرسایش در آّبروها بررسی می شود. از آنجایی که اثرات محیطی پاکسازی آبرو به زودی پس از خاکبرداری مشخص می شود، ما تغییرات رخ داده در طی دو سال اول را پس از عملیات بررسی میکنیم.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

Anthropogenic activities on peatlands, such as drainage, can increase sediment transport and deposition downstream resulting in harmful ecological impacts. The objective of this study was to quantify changes in erosion/deposition quantities and surface roughness in peatland forest ditches by measuring changes in ditch cross-sections and surface microtopography with two alternative methods: manual pin meter and terrestrial laser scanning (TSL). The methods were applied to a peat ditch and a ditch with a thin peat layer overlaying erosion sensitive mineral soil within a period of two years following ditch cleaning. The results showed that erosion was greater in the ditch with exposed mineral soil than in the peat ditch. The two methods revealed rather similar estimates of erosion and deposition for the ditch with the thin peat layer where cross-sectional changes were large, whereas the results for smaller scale erosion and deposition at the peat ditch differed. The TLS-based erosion and deposition quantities depended on the size of the sampling window used in the estimations. Surface roughness was smaller when calculated from the pin meter data than from the TLS data. Both methods indicated that roughness increased in the banks of the ditch with a thin peat layer. TLS data showed increased roughness also in the peat ditch. The increase in surface roughness was attributed to erosion and growth of vegetation. Both methods were suitable for the measurements of surface roughness and microtopography at the ditch crosssection scale, but the applicability, rigour, and ease of acquisition of TLS data were more evident. The main disadvantage of the TLS instrument (Leica ScanStation 2) compared with pin meter was that even a shallow layer of humic (dark brown) water prevented detection of the ditch bed. The geomorphological potential of the methods was shown to be limited to detection of surface elevation changes >~0.1 m.

۱ Introduction

Boreal peatlands cover 80% of the world’s peatland area (Wieder et al., 2006). In regions with abundant peatland cover, such as Finland, Sweden, and Russia, peatlands are widely used for forestry (Paavilainen and Päivänen, 1995). In Finland, more than 50% of the 9 Mha of peatlands have been drained with open ditches (Finnish Forest Research Institute, 2014), with the peak years of drainage occurring in the 1960s and 1970s. At present, pristine peatlands are not drained for forestry, but the focus has shifted to the maintenance of existing ditch networks. The maintenance includes the cleaning of old ditches and, to some extent, excavation of new complementary ditches in the drainage area. Despite its importance in forest growth, cleaning of the ditch network has adverse effects on surface waters due to increased sediment loads that lead to reduced water quality (Joensuu et al., 2002; Marttila and Kløve, 2010a, 2010b; Nieminen et al., 2010), and to the disturbance of aquatic habitats and biota (Bilotta and Brazier, 2008). Thus, water protection methods have been developed and they are operationally applied to reduce the harmful impacts of ditch cleaning (Marttila et al., 2010). However, their implementation requires a better understanding of erosion processes in the source areas. Stenberg et al. (2015a, 2015b) raised the importance of assessing and quantifying the processes at the headwater source areas as the eroded soil available for transport within the ditch network is large compared with the observed sediment load at the drainage network outlet. In peatlands, ditch erosion processes differ according to, for instance, variations in peat and underlying mineral soil type. Examples of easily erodible underlying soils in areas of thin peat layer are: silt, sand, and other Quaternary deposits. To advance the studies of erosion processes a reliable method for detecting small changes in ditch topography needs to be developed. Erosion can be measured from changes in topographical reliefs with erosion pins (Lawler, 1993), pin meter (Kornecki et al., 2008), photogrammetry (Rieke-Zapp and Nearing, 2005), and terrestrial (Day et al., 2013) or airborne (Thoma et al., 2005) laser scanning. Laser scanning produces large sets of point cloud data without disturbing the observed area, as it is based on the travel times of laser pulses from the scanner to the surface elements. The accuracy and spatial density of the points depend on the distance of the scanned target. Thus, terrestrial laser scanning (TLS) is preferred for high-resolution and more accurate data acquisition whereas airborne laser scanning (ALS) is suitable for scanning larger areas, e.g. in forestry (Næsset et al., 2004). TLS has been widely used to assess the topography and erosion of various land surfaces (Resop and Hession, 2010; Day et al., 2013; Vinci et al., 2015) and for determining geometric data of hydraulic models (Milan, 2009) and parameters of vegetated channels, such as blockage factor (Jalonen et al., 2014). Although there are uncertainties caused by factors such as sunlight, rainfall or fog (Reshetyuk, 2006) and wet surfaces (Day et al., 2013) when applying TLS, it is regarded as being superior to the other methods since it quickly and accurately covers large areas without disturbing the surface. There are only a few studies where TLS has been used to assess the topography of peatlands. Grayson et al. (2012) produced TLS-based estimates of blanket bog erosion in an area of 7.6 ha during one winter season in the North Pennines, UK, and achieved different results with TLS and erosion pin measurements: a net increase of 2.5 mm in peat surface height was measured with TLS, while a net surface lowering of 38 mm was measured with erosion pins. They suggested that both results should be treated with caution. Ballhorn et al. (2009) used ALS to determine burn scar depths over large areas (27 900 km2 ) of Indonesian peatlands and considered laser scanning capable of providing sufficiently accurate results in the inaccessible peatland terrain. In the current study, TLS was preferred to ALS for the detection of ditch topography because of better resolution and accuracy. However, it is not well known how TLS performs in ditches or channels excavated into peat where dark colour and wet surfaces adsorb light and may affect the accuracy of the measurement. Therefore, it remains to be demonstrated in what way TLS can estimate erosion after the cleaning of forest ditches. Surface roughness is another important environmental parameter to consider. It affects channel flow hydraulics by changing flow velocity and turbulence. Increased roughness slows down the flow velocity, thus also affecting erosion and sediment transport capacity. Characterization of surface roughness has been successfully conducted in many studies with TLS (Haubrock et al., 2009; Brasington et al., 2012; Rychkov et al., 2012; Mills and Fotopoulos, 2013) and pin meter (Gilley and Kottwitz, 1995; García Moreno et al., 2008a). Random roughness is a measure of the spatial variation in surface heights calculated from soil microtopography and is typically used as an index for surface roughness (Cremers et al., 1996). Before ditch cleaning, surface roughness in ditches is high after decades of degradation processes, such as the collapse of ditch banks and vegetation growth. After cleaning, the surface of the ditch is assumed to be rather smooth. Thereafter, erosion and deposition processes change surface roughness conditions and can notably affect the hydraulic properties of the ditch. However, surface roughness and its changes have not been documented after the cleaning of ditches with varying peat thickness. The main objective of this study is to quantify changes in topography and surface roughness in newly cleaned peatland forest ditches. Based on these changes, the aim is to subsequently illustrate the ways in which erosion and deposition processes occur in a ditch with a thick peat cover, and in another where erosion sensitive mineral soil (stony till) under the thin peat layer is exposed. To assess the reliability of the results a secondary aim is to compare the results of two different methods used to measure surface topography: the pin meter and TLS. These methods have rarely been compared, especially in peatland dominated catchments. The methods are used to quantify both small-scale spatial distribution and aggregated cross-sectional quantity of erosion, deposition, and surface roughness. The geomorphological potential of the methods is assessed by evaluating the statistically significant changes obtained with the pin meter and the TLS data following the method presented by Lane et al. (2003). The elevation changes in the excavated part of the ditch are assumed to represent the occurrence of erosion and deposition. In addition, the effect of vegetation growth on the estimated erosion/deposition quantities in the ditches is discussed. Since the environmental impacts of ditch cleaning are most visible soon after excavation, we determine the changes occurring during the first two years after the operation.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

ارزیابی فرسایش و زبری سطح جنگل های زمین توربی با استفاده از اندازه گیری خارسنج و اسکن لیزری زمینی

عنوان انگلیسی مقاله:

Evaluation of erosion and surface roughness in peatland forest ditches using pin meter measurements and terrestrial laser scanning

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *