Published June 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Soil erosion susceptibility assessment of Swat River sub-watersheds using the morphometry-based compound factor approach and GIS

Creators

  • 1. University of Peshawar
  • 2. Chung-Ang University
  • 3. University of Hawaiʻi at Mānoa

Description

Watershed prioritization is essential in sub-watershed (SW) natural resource management. The Swat River watershed in the Hindukush mountains of Pakistan's Khyber Pakhtunkhwa province covers an area of 5337 km2. Using an Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer digital elevation model with a resolution of 30 m obtained from the United States Geological Survey (USGS), the present study identified 17 SWs (SW1–17) with drainage patterns ranging from dendritic to sub-dendritic. The SWs were assessed for their susceptibility to erosion via GIS-based assessment using a morphometry-based compound factor (CF) approach. A total of 15 linear, aerial, and relief morphometric characteristics were identified and analyzed. The SWs were ranked for each morphometric parameter based on their contribution to the erodibility of the SW. A ranking of 1 indicated that the SW had the greatest susceptibility to erosion for that parameter and a ranking of 17 indicates that it had the lowest. These rankings were summed to calculate the CF, which thus indicated the combined influence of these characteristics on the erosion susceptibility of the SW (a lower CF indicated a higher susceptibility to erosion). The SWs were consequently divided into four groups based on their susceptibility to erosion using the calculated CF: very high, high, moderate, and low susceptibility. SW8, SW12, and SW15 had the lowest CFs (8.0, 8.9, and 8.9, respectively) and were thus extremely vulnerable to erosion. In contrast, SW1, SW2, and SW4 had the highest CFs (13.4, 13.8, and 11.8, respectively) and were the least vulnerable to erosion. The very high-priority SWs were characterized by the presence of fifth-order streams, a length of the overland flow of 1.20–1.61, a very high basin relief of 1720–2937, the highest relief ratio of 102.10–205.24, a low shape factor of 1.51–2.67, and a farm factor of 0.37–0.66. The present study demonstrates that the key morphometric characteristics that impact soil erosion are basin form and relief parameters, such as the basin relief and relief ratio. This study illustrates that the CF approach to determining the susceptibility of SWs to soil erosion is extremely valuable for planners and decision-makers for soil conservation efforts at the SW level.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد تحديد أولويات مستجمعات المياه أمرًا ضروريًا في إدارة الموارد الطبيعية لمستجمعات المياه الفرعية (SW). يغطي مستجمع مياه نهر سوات في جبال هندوكوش في مقاطعة خيبر باختونخوا الباكستانية مساحة 5337 كم مربع. باستخدام نموذج الارتفاع الرقمي المتقدم للانبعاثات الحرارية والانعكاس المحمول في الفضاء بدقة 30 مترًا تم الحصول عليها من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS)، حددت هذه الدراسة 17 SWs (SW1 -17) مع أنماط تصريف تتراوح من التشعب إلى التشعب الفرعي. تم تقييم SWs لقابليتها للتآكل من خلال التقييم القائم على نظم المعلومات الجغرافية باستخدام نهج العامل المركب القائم على القياس المورفولوجي (CF). تم تحديد وتحليل ما مجموعه 15 خاصية مورفومترية خطية وجوية وتنسيجية. تم تصنيف SWs لكل معلمة مورفومترية بناءً على مساهمتها في قابلية تآكل SWs. يشير الترتيب 1 إلى أن العامل الاجتماعي كان الأكثر عرضة للتآكل بالنسبة لتلك المعلمة ويشير الترتيب 17 إلى أنه كان الأقل. تم جمع هذه التصنيفات لحساب CF، مما يشير إلى التأثير المشترك لهذه الخصائص على قابلية تآكل SW (يشير انخفاض CF إلى قابلية أعلى للتآكل). وبالتالي، تم تقسيم الأشخاص ذوي الإعاقة إلى أربع مجموعات بناءً على قابليتهم للتآكل باستخدام CF المحسوبة: عالية جدًا وعالية ومتوسطة ومنخفضة الحساسية. كان لكل من SW8 و SW12 و SW15 أدنى CFs (8.0 و 8.9 و 8.9 على التوالي) وبالتالي كانوا معرضين بشدة للتآكل. في المقابل، كان لكل من SW1 و SW2 و SW4 أعلى CFs (13.4 و 13.8 و 11.8 على التوالي) وكانوا الأقل عرضة للتآكل. تميزت البرامج ذات الأولوية العالية للغاية بوجود تيارات من الدرجة الخامسة، وطول التدفق البري من 1.20 إلى 1.61، ونقطة ارتياح عالية جدًا في الحوض من 1720 إلى 2937، وأعلى نسبة ارتياح من 102.10 إلى 205.24، وعامل شكل منخفض من 1.51 إلى 2.67، وعامل مزرعة من 0.37 إلى 0.66. توضح هذه الدراسة أن الخصائص المورفومترية الرئيسية التي تؤثر على تآكل التربة هي شكل الحوض ومعلمات الإغاثة، مثل نسبة الإغاثة وتخفيف الحوض. توضح هذه الدراسة أن نهج CF لتحديد مدى تعرض SWs لتآكل التربة ذو قيمة كبيرة للمخططين وصناع القرار لجهود الحفاظ على التربة على مستوى SW.

Translated Description (French)

La priorisation des bassins versants est essentielle dans la gestion des ressources naturelles des sous-bassins versants. Le bassin versant de la rivière Swat dans les montagnes de l'Hindukush de la province pakistanaise de Khyber Pakhtunkhwa couvre une superficie de 5337 km2. À l'aide d'un modèle d'élévation numérique de radiomètre d'émission et de réflexion thermique spatial avancé avec une résolution de 30 m obtenu de l'United States Geological Survey (USGS), la présente étude a identifié 17 SW (SW1–17) avec des modèles de drainage allant du dendritique au sous-dendritique. Les SW ont été évalués pour leur sensibilité à l'érosion via une évaluation basée sur le SIG en utilisant une approche de facteur composé (CF) basée sur la morphométrie. Au total, 15 caractéristiques morphométriques linéaires, aériennes et en relief ont été identifiées et analysées. Les SW ont été classés pour chaque paramètre morphométrique en fonction de leur contribution à l'érodabilité du SW. Un classement de 1 indiquait que le SO avait la plus grande sensibilité à l'érosion pour ce paramètre et un classement de 17 indique qu'il avait la plus faible. Ces classements ont été additionnés pour calculer la CF, ce qui indiquait donc l'influence combinée de ces caractéristiques sur la sensibilité à l'érosion du SO (une CF plus faible indiquait une plus grande sensibilité à l'érosion). Les TS ont donc été divisés en quatre groupes en fonction de leur sensibilité à l'érosion en utilisant la FC calculée : très élevée, élevée, modérée et faible sensibilité. SW8, SW12 et SW15 avaient les FC les plus faibles (8,0, 8,9 et 8,9, respectivement) et étaient donc extrêmement vulnérables à l'érosion. En revanche, SW1, SW2 et SW4 avaient les FC les plus élevées (13,4, 13,8 et 11,8, respectivement) et étaient les moins vulnérables à l'érosion. Les SW très prioritaires ont été caractérisés par la présence de cours d'eau de cinquième ordre, une longueur du flux terrestre de 1,20-1,61, un relief de bassin très élevé de 1720–2937, le rapport de relief le plus élevé de 102,10-205,24, un faible facteur de forme de 1,51-2,67 et un facteur de ferme de 0,37-0,66. La présente étude démontre que les principales caractéristiques morphométriques qui ont un impact sur l'érosion du sol sont la forme du bassin et les paramètres de relief, tels que le relief et le rapport de relief du bassin. Cette étude illustre que l'approche de l'AC pour déterminer la vulnérabilité des SW à l'érosion des sols est extrêmement précieuse pour les planificateurs et les décideurs pour les efforts de conservation des sols au niveau des SW.

Translated Description (Spanish)

La priorización de las cuencas hidrográficas es esencial en la gestión de los recursos naturales de las subcuencas (SW). La cuenca del río Swat en las montañas Hindukush de la provincia paquistaní de Khyber Pakhtunkhwa tiene una superficie de 5337 km2. Utilizando un modelo de elevación digital de Radiómetro Avanzado de Emisión y Reflexión Térmica Espacial con una resolución de 30 m obtenido del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el presente estudio identificó 17 SW (SW1-17) con patrones de drenaje que van desde dendríticos a subdendríticos. Los SW se evaluaron para determinar su susceptibilidad a la erosión a través de una evaluación basada en SIG utilizando un enfoque de factor compuesto (FC) basado en la morfometría. Se identificaron y analizaron un total de 15 características morfométricas lineales, aéreas y de relieve. Los SW se clasificaron para cada parámetro morfométrico en función de su contribución a la erosionabilidad del SW. Una clasificación de 1 indicó que el SW tenía la mayor susceptibilidad a la erosión para ese parámetro y una clasificación de 17 indica que tenía la más baja. Estas clasificaciones se sumaron para calcular la CF, lo que indicó la influencia combinada de estas características en la susceptibilidad a la erosión del SW (una CF más baja indicó una mayor susceptibilidad a la erosión). En consecuencia, los SW se dividieron en cuatro grupos en función de su susceptibilidad a la erosión utilizando la CF calculada: muy alta, alta, moderada y baja susceptibilidad. SW8, SW12 y SW15 tuvieron las CF más bajas (8.0, 8.9 y 8.9, respectivamente) y, por lo tanto, fueron extremadamente vulnerables a la erosión. En contraste, SW1, SW2 y SW4 tuvieron las CF más altas (13.4, 13.8 y 11.8, respectivamente) y fueron las menos vulnerables a la erosión. Los SW de muy alta prioridad se caracterizaron por la presencia de arroyos de quinto orden, una longitud del flujo terrestre de 1,20-1,61, un relieve de cuenca muy alto de 1720–2937, la relación de relieve más alta de 102,10-205,24, un factor de forma bajo de 1,51-2,67 y un factor de granja de 0,37-0,66. El presente estudio demuestra que las características morfométricas clave que afectan la erosión del suelo son la forma de la cuenca y los parámetros de relieve, como el relieve de la cuenca y la relación de relieve. Este estudio ilustra que el enfoque de CF para determinar la susceptibilidad de los SW a la erosión del suelo es extremadamente valioso para los planificadores y los responsables de la toma de decisiones para los esfuerzos de conservación del suelo a nivel de SW.

Files

latest.pdf.pdf

Files (7.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f9876b765825067e39e17df1efcbc5c1
7.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم حساسية تآكل التربة لمستجمعات المياه الفرعية لنهر سوات باستخدام نهج العامل المركب القائم على القياس المورفولوجي ونظام المعلومات الجغرافية
Translated title (French)
Évaluation de la sensibilité à l'érosion du sol des sous-bassins versants de la rivière Swat à l'aide de l'approche du facteur composé basée sur la morphométrie et du SIG
Translated title (Spanish)
Evaluación de la susceptibilidad a la erosión del suelo de las subcuencas del río Swat utilizando el enfoque de factor compuesto basado en morfometría y SIG

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4379796784
DOI
10.1007/s12665-023-10982-4

Is supplement to
https://openalex.org/W650770443 (Other)
https://openalex.org/W3197874118 (Other)
https://openalex.org/W3147246668 (Other)
https://openalex.org/W3027418472 (Other)
https://openalex.org/W2969111275 (Other)
https://openalex.org/W2621254029 (Other)
https://openalex.org/W2388771475 (Other)
https://openalex.org/W2386108390 (Other)
https://openalex.org/W2381047063 (Other)
https://openalex.org/W2357103096 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1968455335
  • https://openalex.org/W1970166960
  • https://openalex.org/W1972388536
  • https://openalex.org/W1984218742
  • https://openalex.org/W1988452866
  • https://openalex.org/W1990436032
  • https://openalex.org/W1992383889
  • https://openalex.org/W1993284672
  • https://openalex.org/W2002380789
  • https://openalex.org/W2015914378
  • https://openalex.org/W2020157916
  • https://openalex.org/W2024532146
  • https://openalex.org/W2030606625
  • https://openalex.org/W2047176146
  • https://openalex.org/W2055155680
  • https://openalex.org/W2063248444
  • https://openalex.org/W2064831533
  • https://openalex.org/W2072033391
  • https://openalex.org/W2083054106
  • https://openalex.org/W2086342036
  • https://openalex.org/W2094611423
  • https://openalex.org/W2097610580
  • https://openalex.org/W2105250188
  • https://openalex.org/W2125123550
  • https://openalex.org/W2139957088
  • https://openalex.org/W2144261498
  • https://openalex.org/W2151860137
  • https://openalex.org/W2163640583
  • https://openalex.org/W2163996858
  • https://openalex.org/W2189779366
  • https://openalex.org/W2259541011
  • https://openalex.org/W2318568688
  • https://openalex.org/W2329605822
  • https://openalex.org/W2517268009
  • https://openalex.org/W2581347966
  • https://openalex.org/W2617399092
  • https://openalex.org/W2748509923
  • https://openalex.org/W2755088845
  • https://openalex.org/W2764015618
  • https://openalex.org/W2772366318
  • https://openalex.org/W2779395808
  • https://openalex.org/W2782840539
  • https://openalex.org/W2795861129
  • https://openalex.org/W2802079184
  • https://openalex.org/W2885707292
  • https://openalex.org/W2889152574
  • https://openalex.org/W2889647751
  • https://openalex.org/W2890965761
  • https://openalex.org/W2912096702
  • https://openalex.org/W2920833492
  • https://openalex.org/W2942792485
  • https://openalex.org/W2968560892
  • https://openalex.org/W2978908408
  • https://openalex.org/W2985766090
  • https://openalex.org/W2989690038
  • https://openalex.org/W2989700724
  • https://openalex.org/W2991234993
  • https://openalex.org/W2997143581
  • https://openalex.org/W2998137222
  • https://openalex.org/W3008679799
  • https://openalex.org/W3016284851
  • https://openalex.org/W3031007940
  • https://openalex.org/W3032160843
  • https://openalex.org/W3041370220
  • https://openalex.org/W3041453010
  • https://openalex.org/W3043068378
  • https://openalex.org/W3088080896
  • https://openalex.org/W3092035513
  • https://openalex.org/W4244052227
  • https://openalex.org/W96272827