تحقیق در مورد فرسایش و راههای مقابله با آن

بخشی از مقاله

- مقدمه

فرسايش كه به آلماني Abtrag وبه فرانسه وانگليسي Erosion گفته مي‌‌شود، از كلمه لاتين Erodere گرفته شده وعبارت است از فرسودگي و از بين رفتگي مداوم خاك سطح زمين (انتقال يا حركت آن از نقطه اي به نقطه ديگر در سطح زمين) توسط آب يا باد[1].

خاك يكي از مهمترين منابع طبيعي هر كشور است. امروزه فرسايش خاك به عنوان خطري براي رفاه انسان و حتي براي حيات او به شمار مي‌رود. در مناطقي كه فرسايش كنترل نمي‌شود، خاك ها به تدريج فرسايش يافته، حاصلخيزي خود را از دست مي دهند.

فرسايش نه تنها سبب فقير شدن خاك و متروك شدن مزارع مي گردد و از اين راه خسارات زياد و جبران ناپذيري را به جا مي گذارد، بلكه با رسوب مواد در آبراهه ها، مخازن سدها، بنادر و كاهش ظرفيت آبگيري آنها نيز زيانهاي فراواني را سبب مي‌گردد. بنابر اين نبايد مساله حفاظت و حراست خاك را كوچك و كم اهميت شمرد.
اگر استفاده خاك بر اساس شناسايي استعداد و قدرت توليدي آن ومبتني بر رعايت اصول صحيح و علمي باشد، خاك از بين نمي رود[2]. فقط در سايه حمايت پوشش نباتي(درختان يا ساير گياهان) بوده كه فرسايش خاك بسيار كند شده و تعادلي در تشكيل و فرسايش خاك ايجاد گرديده است.

اين تعادل مساعد كه تحت تاثيرشرايط طبيعي حكمروا شده بود،از زماني كه بشر زمين را به منظور تهيه محصول وبدست آوردن غذا و ديگر مايحتاج خود ،موردكشت و زرع قرار داد تا از آن به عنوان مرتع استفاده كرد، بر هم خورد و زمين ها در معرض فرسايش شديد و وسيع قرار گرفت .
بنابراين فرسايش قبل از آنكه مورد بهره برداري انسان قرارگيرد نيز اتفاق مي‌افتاده(فرسايش طبيعي) ولي از وقتي‌كه انسان در آن به كشت و زرع پرداخت باعث فرسايش بيش از حد(فرسايش سريع وشديد) خاك شده است.

2- اهميت فرسايش

درست است كه از خاك هايي كه در نتيجه‌ فرسايش آبي شديد ازنقاط مرتفع‌تربه نقاط پست‌تر يا چاله‌ها وپشت سد‌ها منتقل مي‌شود، باز زمين به وجود مي¬آيد واين گونه زمين‌ها اغلب امكان دارد زمين‌هاي رسوبي يا آبرفتي حاصلخيزي باشد(كما‌‌‌ اينكه زمين‌هاي حاصلخيز را در اكثر موارد همين زمين‌هاي رسوبي يا آبرفتي تشكيل مي‌دهد) ولي از آنجا كه مقدار زميني‌كه بر اثر رسوب و تجمع مواد بوجود مي‌آيد در مقابل سطح‌هايي‌كه خاك آن فرسايش يافته است، ويران مي‌شود، تا اين رسوبات را بوجود آورد،آنقدر ناچيز و بي‌ارزش است،كه به منظور جلوگيري از تخريب و زيان‌هاي بيشتر و همچنين حفظ تعادل طبيعت بايد با اقدامات سريع وجدي تا آنجا كه ممكن است مانع از فرسايش خاك شد.

طبق محاسباتي كه صورت گرفته است، بطوركلي براي تشكيل يك سانتي‌متر‌خاك 500 تا 800 سال زمان لازم است، و‌ اگر حساب كنيم كه خاك زراعتي 25 سانتي‌متر عمق داشته باشد پس اين ضخامت خاك، طي 20 هزار سال‌كارمداوم طبيعت بوجود آمده است.

3- انواع فرسايش

3-1- بر اساس انواع عوامل فرسايشي

در طبيعت دو نيرو، يا دو عامل وجود دارد كه باعث جابجايي خاك يا به عبارت ديگر فرسايش خاك مي‌شود: آب و باد[1].
يكي از مهمترين فرايندهاي طبيعي در مناطق خشك و نيمه‌خشك و فرا خشك فرسايش بادي است.اين فرايند در شرايطي رخ مي‌دهد كه علاوه بر وجود خاك حساس، باد داراي حاكميت و سرعت قابل توجه باشد. انتقال ذرات خاك به صورت‌هاي مختلف معلق، جهشي و خزشي انجام مي‌گيرد وباعث خسارت‌هاي جدي به محيط زيست مي‌شود[3]. فرسايش آبي در بند 8 مفصلا شرح داده خواهد شد.

3-2- بر اساس تاثير طبيعت و دخالت انسان

فرسايش طبيعي يا بطئي كه فرسايش عادي هم ناميده مي‌شود پيوسته در طبيعت بوسيله آب يا باد صورت گرفته و مي‌گيرد و نتيجه قوه ثقل، سرازيري دامنه ها، جريان آب سطحي روي زمين،وجود نهرها و رودها و يخچال‌ها وغيره است.

عمل اين نوع فرسايش كند و هماهنگ با توليد خاك است بدين معني كه از يك طرف خاك تشكيل مي‌شود و از طرف ديگر امكان دارد فرسايش يابد.عوامل طبيعي مؤثر در فرسايش سبب فرسايش يافتن قلل مرتفع وكاهش ارتفاع آنها و همچنين پر كردن دره‌ها و چاله‌ها مي‌شود كه نتيجه آن صاف و هموار شدن سطح زمين است.
در اين نقل وانتقال خاك، در صورتي كه عمل خاكسازي بيش از فرسايش باشد، موجب افزوده شدن وگسترش خاكها مي‌شود، اگر متعادل باشد،يك هماهنگي بين فرسايش و خاكسازي بوجود مي‌آيد ولي چنانچه تخريب سريع و شديد وعمل خاكسازي ضعيف باشد، تعادل طبيعي بر هم مي‌خورد.

در چنين وضعي كه زمين بشدت فرسايش مي‌يابد سنگهاي مادر ظاهر مي‌گردد وچهره زمين به صورت لخت و باير درمي‌آيد. مبارزه بااين فرسايش بسيار مشكل و در بسياري از موارد غير ممكن است. فرسايش سريع يا مخرب همانطور كه ذكر شد نتيجه تاثير اعمال بشر است.

4- مراحل مختلف فرسايش

فرسايش چه توسط باد صورت گيرد چه توسط آب، خواه عادي باشد خواه سريع، داراي سه مرحله است: مرحله كنده شدن خاك، مرحله انتقال خاك و مرحله انباشته شدن و تجمع خاك.

4-1- مرحله كنده شدن خاك از جاي خود

در اين مرحله، ابتدا خاكدانه¬ها بر اثر از بين رفتن هوموس و كلوئيدهاي خاك، چسبندگي خود را از دست مي¬دهند و از هم مي-پاشند. در نتيجه خاك آماده فرسايش مي¬شود. در چنين وضعي، خاك سطح¬الارض كه حاصلخيزترين قسمت خاك است، به طور ناگهاني يا بتدريج بوسيله آب يا باد از جاي خود كنده مي¬شود.

4-2- مرحله حمل يا انتقال خاك بوسيله آب يا باد

چون ذرات خاك چسبندگي خود را از دست داده¬اند، نمي¬توانند در مقابل جريانهاي شديد آبها يا بادهاي تند مقاومت كنند، در نتيجه از جاي خود كنده مي¬شوند و به نقطه ديگر منتقل مي-گردند.
در مورد فرسايش آبي معمولا مواد از منطقه مرتفع¬تر به محل پست¬تر منتقل مي¬گردند. مسافتي را كه آب يا باد مواد را با خود مي¬برد به عوامل مختلفي بستگي دارد، از آن جمله مي¬توان در مورد آب، شدت آب، شيب زمين، ريز و درشتي آبرفت¬ها( شن، رس و غيره)، و در مورد فرسايش بادي شدت باد، قطر بادرفتها و همچنين مسطح و وسيع بودن جلگه¬ها و دشتها را نام برد.

4-3- مرحله تجمع و انباشته شدن مواد

بادرفتها (موادي كه توسط باد حمل مي¬گردند) هر جا به مانعي (گياه، ديوار، سنگ و غيره) برخورد كند فورا بر روي زمين مي¬افتد و درآنجا رويهم انباشته مي¬شوند. اين مواد در شرايط فوق¬العاده تشكيل تپه¬هاي بزرگ و حتي توده¬هاي عظيم شني يا ماسه-اي شبيه كوه را ميدهد.
آبرفتها بتدريج كه از شدت جريان آب و شيب زمين كاسته مي-شود از حركت بازمي¬ماند و در سطح زمين رسوب مي¬كند (ابتدا ذرات درشت¬تر و بعد ذرات ريزتر). در بعضي موارد تجمع مواد آبرفتي بقدري زياد است كه يك طبقه رسوبي قابل توجهي را تشكيل مي-دهد.

5- اشكال مختلف فرسايش

شكل ظاهري فرسايش آبي با شكل ظاهري فرسايش بادي فرق دارد. بعلاوه فرسايش آبي يا بادي خود بر اثر شدت و ضعف عوامل فرسايشي و مساعد بودن يا نامساعد بودن شرايط محيطي براي فرسايش به اشكال مختلف در مي¬آيد. روي همين اصول است كه در نقاط مختلف و در شرايط مختلف، زمين به درجات مختلف و به اشكال مختلف فرسايش يافته است.

5-1- فرسايش سطحي يا سفره¬اي

عمل عامل فرسايشي در اين فرسايش، در تمام سطح زمين است. اين شكل فرسايش بيشتر منشا بادي دارد، ولي طبيعي است كه فرسايش آبي نيز ابتدا به طور سطحي اتفاق مي¬افتدكه به علت فرسايش يكنواخت در تمام سطح كمتر محسوس مي¬گردد.
اين نوع تخريب با ظهور لكه¬هاي سفيد و روشن در سطح نمودار مي¬شود و نشان دهنده تخريب و از بين رفتن سطحي¬ترين قسمت زمين، آن هم به صورت لكه¬لكه است. اختلاف رنگ بين قسمتهاي فرسايش يافته و فرسايش نيافته علامت اين تخريب است، زيرا قسمت رويي به علت دارا بودن مواد آلي، غالبا تيره رنگ مي¬باشد. علامت ديگر اين فرسايش وجود ريگ و سنگريزه¬هاي آزاد در سطح زمين است. در اين نقاط باد ذرات ريز را با خود برده و ريگ و سنگريزه در سطح زمين باقي مانده است.
5-2- فرسايش شياري يا آبراهه¬اي

منشا اين تخريب اغلب باران است و در پيدايش آن عامل، شيب بسيار موثر مي¬باشد. فرسايش شياري يا آبراهه¬اي، در دامنه كوهها و حتي در سطح زمينهاي كم شيب نيز به سهولت ديده مي¬شود. اين شكل فرسايش، پيشرفته¬تر از فرسايش سفره¬اي بوده و ممكن است به صورت خطوط موازي نيز ظاهر شود كه ابتدا كم عمق است ولي به سرعت عميق¬تر مي¬شود. اين شكل فرسايش، تا زماني كه سنگ مادر ظاهر نشده است، بنام فرسايش شياري خوانده مي¬شود.

5-3- فرسايش چاله¬اي

اين شكل فرسايش بيشتر منشا بادي دارد. چاله¬ها در نتيجه توسعه فرسايش سطحي و بزرگتر شدن چاله¬هاي كوچك نخستين، بوجود مي-آيد. در بسياري از نقاط دشت لوط و حواشي دشت كوير سطح¬هاي وسيعي از زمين ديده مي¬شود كه بر اثر باد بصورت چاله چاله در آمده است. اين چاله¬ها نشانه فرسايش بادي شديد در اين نواحي است. بادهاي شديد موادي را كه از كندن اين چاله¬ها بدست مي-آورد، كيلومترها با خود مي¬برد.

5-4- فرسايش خندقي يا نهري

منشا اين فرسايش، آب است. در اين فرسايش عمق و عرض زمينهاي فرسايش يافته بيشتر از فرسايش شياري است.
اين شكل فرسايش، بر اثر پيشرفت فرسايش شياري بوجود مي-يد، به اين نحو كه شيارها به هم مي¬پيوندند، در نتيجه زمين بيشتر شسته مي¬شود و نهرها يا خندقهايي در سطح زمين تشكيل مي-گردد. در اين تخريب، سنگ مادر ظاهر مي¬شود و آنقدر عميق و عريض است كه گاوآهن قادر به عبور از آنها نيست. اين خندقها يا نهرها تدريجا عميق¬تر مي¬شوند. عمق خندقها به يك متر يا بيشتر مي¬رسد و بتدريج شكل آنها تغيير مي¬كند. اين عمل در صخره¬هاي سست، خاكهاي رسي و رسي آهكي بيشتر ديده مي¬شود. اين فرسايش اغلب در محدوده آب و هواي خشك و در نواحي كه تغييرات درجه حرارت در فصول مختلف در آنجا شديد است ظاهر مي¬گردد. البته اين شكل تخريب در زمينهاي جنگل¬كاري شده نيز ديده مي¬شود و ساختمان زمين¬شناسي خاك هم در اين فرسايش بي¬تاثير نيست.
با توسعه خندقها و عريض¬تر شدن آنها، آب علاوه بر خاك سطح-الارضي، خاك زيري و خاك تحت¬الارضي را نيز از جا مي¬كند و با خود مي¬برد. فرسايش خندقي علاوه بر ويراني خاك زراعتي، سبب وارد آمدن خسارات زيادي به راهها،‌ جاده¬ها، خطوط ارتباطي و مجاري آبها و همچنين موجب افزايش هزينه نگهداري تاسيسات مزبور نيز مي-شود. شخم زدن شيبهاي تند و چراي بيش از حد و لگدكوب شدن خاك مراتع طبيعي توسط احشام، باعث از بين رفتن پوشش نباتي و كنده شدن خاك و در نتيجه پيدايش آبراها¬ها و خندقها مي¬گردد(شكل1).

شكل1- فرسايش خندقي در پايين دست اراضي كشاورزي

5-5- فرسايش سيلابي

فرسايش سيلابي يك تخريب ساده نيست. در مناطق كوهستاني و حتي در زمينهاي سست جلگه¬اي فرسايش شياري و خندقي ممكن است به فرسايش سيلابي تبديل گردد. در اين فرسايش جريان آب بويژه آبهاي گل¬آلود، حامل ريگ و شن و غيره، موجب شسته شدن اطراف آن و حمل مواد بيشتر با خود مي¬گردد. با اين عمل، زمينهاي ديواره بستر، استحكام و قدرت خود را از دست مي¬دهد و بتدريج و در مواقع جاري شدن سيلابهاي شديد حتي به طور ناگهاني ريزش مي¬كند و امكان دارد كه موجب تخريب و ويراني مزارع و دهاتي كه در جوار اين مسيل¬ها واقع شده¬اند، بشود. با افزايش مواد خاكي در آب، وزن مخصوص آن بيشتر و قدرت و نيروي درهم كوبنده آن زيادتر مي-گردد.

5-6- فرسايش توده¬اي

اين نوع فرسايش در روي زمين اغلب به شكل عوارض زمين كه معرف حركات خاك در گذشته است ظاهر مي¬گردد. اين حركات عبارتست از تورم و بالا آمدن خاك، سرخوردگي، خزيدن زمين و ريزش خاك (حركت يخچالها).
در فرسايش توده¬اي قسمتي از خاك دامنه كوهها به حركت در مي¬آيد كه يا ممكن است بر اثر اشباع شدن خاك طبقه رويي از آب و نفوذپذيري خاك طبقه زيري، خاك رويي به حركت در آيد، يا ممكن است بر اثر لغزش اين عمل اتفاق افتد، به اين معني كه توده¬اي از كوه از محل اوليه خود جدا مي¬شود و در محل ديگري قرار مي¬گيرد، يا ممكن است در نتيجه ريزش باشد كه در اين حالت قسمتي از كوه ريزش مي¬كند و در سطح¬هاي پايين¬تر روي هم انباشته مي¬شود[1].

5-7- فرسايش تونلي

يكي از جالبترين و نادرترين اي فرسايشها، فرسايش تونلي مي باشد. اين فرسايش در اين ناهمواري اشكالي را شبيه به لانه روباه بوجود آورده است كه به نام اشكال فرسايش تونلي معروف هستند. اشكال فرسايش تونلي مطالعه شده در منطقه ساختاري ساده داشته و شامل تعدادي حفره يا گودالهاي قيفي شكل با ابعاد گوناگون و يك شبكه زهكشي زيرزميني بوده كه اين شبكه توسط خروجي هايي به شكبه زهكشي سطحي متصل است. عليرغم ساختمان فيزيكي ساده اين اشكال، مكانيسم تشكيل آنها بسيار پيچيده مي باشد[4].

6- اثر و نتيجه فرسايش

فرسايش داراي اثرات نامطلوب و عواقب شومي است كه در زمينه¬هاي مختلف باعث خسارات و ناراحتيهاي فراوان مي¬گردد.

6-1- اثر فرسايش در كاهش حاصلخيزي خاك

بر اثر فرسايش، خاك رو كه از نظر كشاورزي فعالترين و بارخيزترين قسمت پوسته جامد زمين است، فرسوده مي¬شود و از بين مي¬رود و در نتيجه حاصلخيزي آن كاهش مي¬يابد. فرسايش چنانچه شديد باشد، بكلي بارخيزي خاك را از بين مي¬برد.

چنانچه قابليت نفوذ آب يا هوا در خاك، بر اثر كم شدن يا از بين رفتن ماده آلي و تاثير ساير عوامل كاهش يابد، خاكدانه¬ها متلاشي و از هم جدا مي¬شود، در نتيجه، ساختمان خاك متراكم مي-گردد. در چنين حالتي در فصل مرطوب، محيط نامساعد و خفه¬كننده¬اي در خاك بوجود مي¬آيد. چون در اين صورت هوا و آب نمي¬تواند در خاك نفوذ كند و همچنين خاك قادر نيست آّب را براي فصل خشكي در خود ذخيره نمايد، از نظر شيميايي و بيولوژيكي شرايط در خاك بسيار نامساعد مي¬گردد. در چنين محيطي بتدريج موجودات كوچك خاك-زي (ميكروارگانيزم¬ها) از بين مي¬روند و هوموس خاك تلف مي¬شود. بر اثر از بين رفتن مواد آلي (هوموس)، كمبود مواد ازتي خاك نيز ظاهر مي¬گردد. با از بين رفتن هوموس و موجودات زنده، خاك حاصلخيزي خود را بكلي از دست مي¬دهد.

چنانچه فرسايش بسيار شديد و عميق باشد، ترميم خرابي¬ها مستلزم صرف وقت و هزينه زياد است و در شرايط فوق¬العاده حتي بعيد به نظر مي¬رسد.
حاصلخيزي خاك نه تنها بر اثر فرسايش كاهش مي¬يابد،بلكه بر اثر تجمع آبرفتهاي نامرغوب و بادرفتهاي شور در سطح زمينهاي داير نيز در معرض خطر قرار مي¬گيرد. اغلب مشاهده شده است كه زمين بسيار حاصلخيز بوده ولي بر اثر جاري شدن سيلاب يا سيلابهاي شور يا بادرفتهاي شور در سطح آن، حاصلخيزي خود را از دست داده است.

6-2- اثر فرسايش بر روي كاهش آبهاي زيرزميني

پوشش گياهي نه تنها خاك را حفظ مي¬كند و مانع از فرسايش آن مي¬شود، بلكه در حفظ آب نيز بسيار موثر است. در نقاطي كه زمين پوشش گياهي دارد (كه اين پوشش مانع از فرسايش آن مي-شود)، به هنگام بارندگي قطرات آب به هنگام فرود آمدن ابتدا به اندام گياه برخورد مي¬كند و بصورت ذرات ريز در مي¬آيد كه بهتر جذب زمين مي¬گردد. از طرف ديگر ريشه¬هاي گياه و هوموس موجود در خاك، آبي را كه به زمين مي¬رسد جذب مي¬كند و به اين طريق مانع از جاري شدن آن در سطح زمين مي¬گردد. آبي كه به طريق مذكور در خاك حفظ مي¬شود بعدها بصورت آب چشمه¬سار از كف دره¬ها بيرون مي¬آيد و آبهاي دائمي را تشكيل مي¬دهد يا به عنوان آب زيرزميني در آن محل يا نقاط دورتر از آنها بهره¬برداري مي¬شود.

بعكس، كوهها يا زمينهاي شيبداري كه پوشش گياهي ندارد و فرسايش يافته است، قادر نيست آبهاي برف و باران را در خود نگه دارد. چون به همين علت منابع آبهاي زيرزميني تغذيه كافي نمي-شود، در فصول خشكي قناتها دچار كم آبي و در شرايط فوق¬العاده حتي خشك مي¬گردد.

6-3- اثر فرسايش در پر شدن سريع سدها

در حفظ خاكهاي حوزه آبريز رودهايي كه بر روي آنها سد بسته شده است، نسبت به رودهايي كه بر روي آنها سد بسته نشده است بايد بيشتر دقت بشود و عمليات حفاظتي به منظور جلوگيري از فرسايش خاك سريع¬تر و جدي¬تر و موثرتر باشد، زيرا وجود سد خود در واقع در حكم يك صافي است كه مانع عبور مواد محموله آب مي-شود. هرچه خاكهاي حوزه آبريز رود مربوط بيشتر فرسايش يابد، به همان نسبت مواد بيشتري در پشت سدها جمع و روي هم انباشته مي-شود و در نتيجه عمر سد يعني مدت بهره¬برداري از آن كوتاهتر مي-گردد.

6-4- اثر فرسايش در ايجاد سيلابهاي خطرناك

در مناطقي كه زمين پوشش گياهي كم دارد يا بكلي فاقد آن است، در موقع بارندگي¬هاي شديد يا ذوب شدن برفها، آب زيادي در دامنه كوهها جاري مي¬شود كه اغلب تشكيل سيلهاي خطرناكي را مي¬دهد. با فرسايش خاك و گل¬آلود شدن آب و وجود مواد ديگري از قبيل ريگ و قلوه¬سنگ و سنگ در سيلابها، قدرت خراب كننده آب فرسايش مي¬يابد و با نيروي زيادتري باعث كنده شدن بستر رودخانه-ها و كناره¬هاي مسيل مي¬گردد و حتي خانه¬هاي مجاور رودخانه¬ها و مسيلها را نيز ويران مي¬كند و از اين راه خسارات زيادي وارد مي¬سازد[5].