بخشی از مقاله
بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه تاثیر پخش سیلاب بر ویژگیهاي خاك
چکیده
به منظور بررسی نکات قابل توجه و شناخت مسائل و مشکلات موجود در اجراي طرحهاي تحقیقاتی تاثیر پخش سیلاب بر خصوصیات خاك، لزوم توجه به روش کار، عملکرد و نتایج حاصله در تحقیقات اجرا شده پیشین ضروري به نظر میرسد. به دنبال احداث ایستگاههاي تحقیقاتی، آموزشی و ترویجی پخش سیلاب بر آبخوانها در سطح کشور، رفتارسنجی و پایش عوامل مختلف از جمله پایش خصوصیات خاك نیز در دستور کار قرار گرفته است. بررسی سوابق موجود نشان میدهد که در طی سالهاي گذشته در نقاط مختلف کشور طرحهاي تحقیقاتی مرتبط با موضوع اجرا شده و یا در دست اجرا میباشد.
بررسی نتایج این طرحها نشان دهنده بهبود کیفیت برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی خاك، افزایش برخی عناصر و در نتیجه افزایش حاصلخیزي خاك و ایجاد شرایط مناسب براي رشد گیاهان مرتعی و نهالهاي کاشته شده میباشد. در این نوشتار با بررسی منابع مختلف داخلی و خارجی و در نظر گرفتن شاخص هایی همچون مدت زمان اجراي طرح، تعداد دفعات سیلگیري، محلها، شیوه و عمق نمونهبرداري، برخی پارامترهاي فیزیکی و شیمیایی مورد ارزیابی و میزان دستیابی به هدف مورد توجه قرار گرفته است.
واژگان کلیدي: پخش سیلاب، رسوب، خصوصیات فیزیکوشیمیایی
خاك
مقدمه
یکی از راههاي مقابله با پیشروي کویر استفاده از توان بالقوه سیلاب و پخش آن در اراضی آبرفتی درشت دانه براي تبدیل آنها به مراتع مشجر و اراضی بارور کشاورزي است. پخش و استحصال سیلاب نقش موثري در غنـاي خاك، ذخیره آب هاي زیرزمینی، احیاء و تقویت پوشش گیاهی و جلوگیري از حرکت شن هاي روان دارد. اهمیت پخش سیلاب در ارتباط با منابع خاکی بیشتر از آن جهت است که تهنشینی مواد معلق داراي کیفیت خوب بر روي اراضی آبرفتی جوان، آنها را به زمینهاي بارور تبدیل نموده و موجب رونق کشاورزي میشود. به طوري که اهمیت رسوبگیري در شبکههاي پخش سیلاب بیش از نقش آب بیان شده است، زیرا رسوبگیري تغییرات زیادي را از نظر ویژگیهاي خاك و اراضی، رطوبت قابل استفاده و تغذیه آب هاي زیرزمینی به وجود میآورد (کمالی، .(1377
در اکثر پروژه ها انجام عملیات پایش1 به منظور داشتن اطلاعات پیوسته جهت مقایسه نتایج با شاخصهاي مورد نظر پروژه و بررسی میزان دوري و یا نزدیکی پارامترها، به عنوان یک نیاز اساسی مطرح
میباشد. در طرحهاي پخش سیلاب نیز وجود یک شبکه جامع پایش جهت سنجش، اندازهگیري، گردآوري، پردازش و رساندن اطلاعات از نتایج عملکرد آن ضروري به نظر میرسد. ورود حجم زیادي از سیلاب محتوي املاح و بار معلق که اغلب داراي برخاستگاه متفاوتی میباشند، به مرور زمان سبب بروز تغییراتی در خواص خاك میشود.
بررسی روند تغییرات و اندازهگیري پارهاي از متغیرهاي خاك در طول زمان، تاثیر پخش سیلاب را بر کیفیت خاك مشخص مینماید. به طوري که نتایج حاصل از آن در باروري خاك، ضخامت ریشهگاه، میزان رطوبت خاك، خاکسازي و تغییر شرایط زیست محیطی تاثیرگذار است. همچنین با ثبت تغییرات خصوصیات خاك در طولانی مدت و مشاهده کاهش زمینههاي کارآیی آن میتوان پایان دوره سیلگیري را نیز پیشبینی نمود.
در سالهاي اخیر مطالعاتی در رابطه با تاثیر پخش سیلاب بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی رسوب ته نشست شده در ایستگاههاي پخش سیلاب و تأثیر آن در کارایی این شبکهها از جهت نفوذپذیري و حاصلخیزي خاك در کشور انجام شده است. بررسی پژوهش هاي انجام شده نشان میدهد که پخش سیلاب و رسوبگذاري بر خواص خاك موثر است. لذا به منظور بررسی نکات قابل توجه در این رهگذر و شناخت مسائل و مشکلات موجود و یافتن نقاط ضعف و قوت هر یک مروري بر کارهاي انجام شده ضروري میباشد. این مقاله میکوشد تا با بررسی نکات مختلف این طرحها، شناخت لازم براي بهبود اجراي طرح تحقیقاتی پایش خصوصیات خاك که هم اکنون در ایستگاههاي تحقیقاتی، آموزشی و ترویجی پخش سیلاب بر آبخوان اجرا می شود، فراهم آورد.
مواد و روشها
با بررسی بیش از 20 عنوان طرح تحقیقاتی، پایاننامه و یا مقالات مستخرج از آنها، شاخصهایی همچون مدت زمان اجراي طرح، تعداد دفعات سیلگیري، محل، شیوه و عمق نمونهبرداري و نتایج حاصله همچنین میزان دستیابی به هدف مورد توجه قرار گرفته است.
مدت زمان اجراي این طرحها بین 3 الی 5 سال متفاوت بوده است.
تعداد دفعات سیلگیري تا زمان اجراي این طرحها از سه مورد در ایستگاههاي جوان تا عرصههایی با قدمت سیلگیري طولانی
(بندسارها)، متفاوت بوده است. محل هاي نمونهبرداري عمدتًا از نوارهاي اول تا سوم شبکه پخش سیلاب انتخاب شده است. این امر به دلیل نحوه احداث شبکهها و احتمال سیلگیري بیشتر این نوارها و در نتیجه امکان عملی نمونهبرداري طی سالهاي اجراي طرح میباشد.
با شبکهبندي این نوارها، نمونهبرداري از 1/3 تا 1/2 عرض نوار و در محل رسوبگذاري به تعداد مناسب انجام شده است. عمق نمونهبرداري در صورت مشخص بودن افق بندي خاك، از عمق افقها و درصورت عدم وجود لایهبندي مشخص از اعماق 0-15، 15-30 و 30-45
سانتیمتري و یا 0-20، 20-40 و 40-60 سانتیمتري خاك انجام گرفته است.
نتایج و بحث
نتایج بررسیهاي انجام شده در سه محـور اصـلاح و بهبـود وضـعیت بافت خاك، تغییر کیفیت شیمیایی و زیستی خـاك و تغییـر در میـزان نفوذپذیري خاك مورد بررسی قرار میگیرد. در رابطه با اصلاح و بهبود وضعیت بافت خاك اذعان می شود که تشکیل خاکی با بافت سـنگین تا متوسط و حداقل به عمق 55 سانتیمتر و اختلافهاي فاحش بافت و درصد اشباع بین افقهاي Ap، B2Ca از یک طرف و افقهـاي C2 و C3 از طرف دیگر نتیجه گسترش سیلاب در اراضـی دامنـهاي دهانـه شور نیشابور است (صادقی، و فرهی، .(1363 بر اثر ته نشست رسوبات معلق در نتیجه گسترش سیلاب در عرصه پخـش سـیلاب گربایگـان فسا در مدت چهارسال، تغییرات مقدار شن در سطح 5 درصد معنی دار بوده است (نادري، .(1367 در پژوهشی دیگر مقدار درصد شن کـاهش و مقادیر سیلت و رس همچنین درصد اشباع خاك از آب افزایش یافته است (رهبر و کوثر، .(1381 درصد شن در عرصه پخش سیلاب قوشـه نسبت به زمین شاهد به میزان دو برابر کاهش و درصد لاي و رس بـه میزان دو برابر افزایش یافته است (شریعتی، .(1379
بررسی دانهبندي رسوبات نهشته شده در قسمتهاي مختلف یک بندسار (ابتدا، میان و انتها) که بهصورت موردي در بندسارهاي ثقیه و علی آباد شور در جنوب شرقی شهرستان سبزوار صورت گرفته نشان میدهد که در ابتداي بند (ورودي بند) ذرات درشت دانه (سنگریزه و ماسه) و در انتهاي بند (کاسه بند) که گودترین قسمت بند است ذرات ریزدانه (رس و سیلت) به میزان بیشتري نهشته می شوند. همچنین تفاوت عمده بین قطر ذرات زمین بندسار و زمین شاهد وجود دارد
(عرب خدري و همکاران، .(1376 در پژوهشی دیگر معنیدار بودن تغییرات عواملی چون میزان درصد سیلت، شن، سنگریزه، درصد اشباع و اندازه قطر میانه (D50) در نتیجه استحصال سیلاب در بندسارهاي استان خراسان نشان داده شد (کمالی، .(1377 پس از 7 سال اجراي پخش سیلاب در اهرم بوشهر، میزان تخلخل کل خاك تغییر و میزان درصد رس، سیلت و درصد اشباع خاك افزایش یافته است (فخري و همکاران، .(1382 دستاورد بررسیهاي انجام شده هفت سال پس از پخش سیلاب بر روي اراضی ایستگاه آزمایشی ناواهو1 در شمال غربی نیو مکزیکو نشانگر افزایش میزان شن و رس نسبت به پلات هاي شاهد میباشد Hubbell) و Gardner، .(1944 در عرصههاي پخش سیلاب ماهان کرمان و امامزاده جعفر آبدالان گچساران در صد شن و سنگریزه کاهش و مقادیر سیلت و رس افزایش یافته است
(صفوي، 1381؛ ملایی و شفیعی، .(1382 نتایج بررسی ها در آبخوان
سبزوار نشان داد که مواد معلق به جا مانده از سیل داراي خصوصیات و ویژگی هاي متفاوتی با خاك طبیعی (سیل نگرفته) میباشد که این تفاوت سبب بهبود کیفیت عناصر غذایی، افزایش سیلت و رس و کاهش شن در خاك منطقه گردیده است (دادرسی، .(1382 نتایج نشان دهنده تاثیر عملیات پخش سیلاب در اصلاح و بهبود خواص خاك میباشد.
تغییر کیفیت شیمیایی و زیستی خاك نیز یکی دیگر از پیامدهاي گسترش سیلاب بوده است. افزایش میزان کربن آلی، ازت، فسفر و مواد خنثی شونده در افقهاي Ap، B2Ca نسبت به افقهاي C2 و C3، نتیجه گسترش سیلاب در اراضی دامنهاي دهانه شور نیشابور است (صادقی، و فریدون فرهی. .(1363 بر اثر ته نشست رسوبات معلق در نتیجه گسترش سیلاب در عرصه پخش سیلاب گربایگان فسا، میزان اسیدیته خاك به علت افزایش ماده آلی خاك به میزان یک واحد کاهش و میزان ازت کل نسبت به شاهد به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. میزان عناصر کم مصرف آهن، مس، منگنز، روي و دیگر عناصر پرمصرف افزایش یافته است (رهبر و کوثر،
.(1381 تغییرات pH و EC در عرصه پخش سیلاب قوشه قابل ملاحظه نبوده ولی میزان کاتیونهاي کلسیم و منیزیم به میزان دو برابر افزایش و کاتیون سدیم به میزان دو برابر کاهش داشته است
(شریعتی، .(1379
تجزیه واریانس نمونهها در بررسی اثر پخش سیلاب بر خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاك عرصه پخش سیلاب جاجرم نشان داد که پخش سیلاب بر روي نسبت شن، رس، مقدار مواد آلی، بی کربنات ( 5 p ≤ % )، کلسیم، منیزیم، کلر، سدیم، نسبت جذب سدیم و هدایت الکتریکی ( ا% ( p ≤ مؤثر و اختلاف معنیداري را نشان داده و به جز شن که کاهش یافته، سایر پارامترها افزایش داشتهاند. مقایسه میانگینهاي مربوط به افقهاي مختلف نیز نشان داد که میزان شوري خاك، کلسیم و منیزیم در لایه شخم نسبت به دو افق A و C
افزایش معنیداري داشته است. نسبت شن به رس و سیلت در افق A
کاهشی را نسبت به افق C و لایه شخم نشان داد (رهبر و کوثر،
.(1381
در اثر پخش سیلاب در آبخوان سبزوار مقادیر pH و EC تغییرات محسوس و منظمی نداشته و با افزایش عمق درصد CaCO3،SAR
و ESP روند افزایشی و نسبت CaSO4 و درصد مواد آلی با افزایش عمق روند کاهشی را نشان می دهد (فرزانه، .(1382 بررسی هاي انجام شده در ایستگاه آزمایشی ناواهو در شمال غربی نیو مکزیکو نشانگر تغییر در میزان مواد آلی و بروز تغییرات شیمیایی ناچیز در عرصه پخش سیلاب نسبت به پلاتهاي شاهد است Hubbell) و Gardner، .(1944 بر اثر پخش سیلاب در عرصه پخش سیلاب ماهان و امامزاده جعفر آبدالان مقادیر ماده آلی، شوري، ازت کل، فسفر، کلسیم، منیزیم و سدیم افزایش و مقدار pH کاهش یافته است
(صفوي، 1381؛ ملایی و شفیعی، .(1382 مقدار فسفر و کربن آلی در عرصه پخش سیلاب آب باریک بم تا حد معنیداري افزایش یافته است. رگرسیون خطی انجام شده براي نیتروژن و کربن آلـی یک ارتباط قوي را نشان داده در حالیکه به طور همزمان یک ارتباط
متوسط بین کربن آلی و فسفر نیز مشاهده شده است (سررشتهداري،
.(1382
همچنین نفوذپذیري خاك در طول یک فصل به میزان چهار برابر در استهبان فارس Raeisi) و Koohyan Afzal، (1997، 9/6 برابر در عرصه پخش سیلاب قوشه دامغان طی 5 مرحله سیلگیري
(شریعتی، (1379 و در عرصه پخش سیلاب پلدشت آذربایجان غربی در طول سه سال اجراي طرح به میزان 24/8 درصد (سکوتی اسکویی،
(1382 نسبت به عرصه شاهد کاهش داشته است. میزان نفوذپذیري عرصه پخش سیلاب کبودر آهنگ همدان پس از 5 بار آبگیري 0/35
سانتیمتر در ساعت محاسبه شده است (توسلی و همکاران، .(1379
در بررسی تاثیر آبرفتهاي نهشته شده با منشاء متفاوت بر نفوذپذیري خاك شبکههاي استحصال سیلاب سنتی بندسار در استان خراسان، نفوذپذیري خاك به طور متوسط از 5/7 سانتیمتر در ساعت به 2/27
سانتیمتر در ساعت کاهش داشته است (کمالی، .(1377 در تحقیقی دیگر نفوذپذیري سه نقطه داخل بندسار در مقایسه با شاهد بطور متوسط 4/6 برابر کمتر شده است (عرب خدري و همکاران، .(1376
این ارقام معرف اثر رسوبگذاري درازمدت میباشد. مقدار متوسط نفوذپذیري براي 6 نقطه در عرصه پخش سیلاب سهرین زنجان بعد از 5 بار آبگیري 11/03 سانتیمتر بر ساعت و براي عرصه بدون پخش
14/68 سانتیمتر بر ساعت بوده است (خلفی و همکاران، .(1382 نتایج بررسی انجام شده در عرصه پخش سیلاب جاجرم نیز نشان داده است که پخش سیلاب به رغم عدم تاثیر در لایه هاي زیرین، به میزان زیادي نفوذپذیري سطحی را کاهش داده است Ghaffari)، .(1997
در بررسیهاي به عمل آمده بر روي تعدادي از طرحهاي تغذیه مصنوعی اروپایی، اثرات بازدارنده گل آلودگی1 بر سرعت نفوذ حتی در آبهایی با غلظت مواد معلق کمتر از 0/2 گرم بر لیتر قابل توجه بوده است. حال آنکه غلظت مواد معلق موجود در رودخانه هاي فصلی ایران خصوصاً در مواقع سیلابی عموماً بیش از یک گرم بر لیتر و بعضاً متجاوز از 5 گرم بر لیتر اندازهگیري شده است (بصیرپور و موسوي،
.(1374 نفوذپذیري شبکههاي تغذیه مصنوعی ورامین طی سه ماه آزمایش از 4 متر در روز به 2 متر در روز تقلیل یافته است. یک بررسی
30 روزه درگرمسار نیز نشان داده است که سرعت نفوذ از 3 متر در روز به دو متر در روز رسیده است (کوثر، .(1364 همچنین تاثیر مواد معلق موجود درآب بر کاهش نفوذ پذیري در طرحهاي تغذیه مصنوعی دشت هاي رامشه وکهرویه که به مدت چهار ماه مورد بررسی قرار گرفتهاند، نشان داد که میزان نفوذپذیري اولیه به ترتیب از 2 و 5 متر در روز به 0/7 و 1 متر در روز کاهش یافته است (بصیرپور و موسوي،
.(1374 نتایج بررسی تاثیر لایروبی در بازیابی سرعت نفوذ اولیه طرحهاي تغذیه مصنوعی کهرویه، باغ سرخ و کاچک در استان اصفهان نشان داد که میزان انسداد2 از بیش از 40 سانتیمتر در تاسیسات نفوذي تا کمتر از 10 سانتیمتر در استخرهاي رسوبگیر متغیر است. میزان انسداد به اندازه ذرات معلق در آب و غلظت آن، اندازه منافذ خاك و سرعت نفوذ بستگی داشت. همچنین مشخص شد
تا لایه 10 سانتیمتري زیر رسوب پدیده مسدودشدگی به طور مؤثري رخ داده و هدایت هیدرولیکی را کاهش داده است (رضائی و موسوي،
.(1377
با حذف لایه سطحی در عرصه پخش سیلاب آبخوان سبزوار بافت خاك از گراول لومی سند به گراول سند تغییر یافته و درصد نسبی رس و لاي با افزایش عمق روند کاهشی و درصد شن روند افزایشی داشته بطوري که سرعت متوسط نفوذ آب در اجزاء واحد اراضی .1 .1 8 از 11 به 50 و در اجزاء واحد اراضی 8 .2 .1 از 9/5 به 27 سانتی متر در ساعت افزایش یافته است (فرزانه، .(1382 اندازهگیري سرعت نفوذ آب در سطح و اعماق مختلف خاك با استفاده از استوانههاي مضاعف در عرصه پخش سیلاب دهلران نشان داد که رسوبگذاري بیشترین تاثیر را در کاهش نفوذپذیري سطحی حوضچه رسوبگیر و نهر گسترشی نسبت به نقطه شاهد داشته ولی تاثیر محسوسی در عرصه پخش سیلاب نداشته است. با لایروبی رسوبات ته نشین شده در مدت پنج سال اجراي طرح، سرعت نفوذ به نحو چشمگیري افزایش یافته و در عمق بیش از 10 سانتیمتري خاك سرعت نفوذ زیاد و روند آن افزایشی و با لایه هاي بالاتر اختلاف شدیدي نشان میدهد (پیرانی و همکاران، .(1382 همچنین نتایج اجراي پروژه تغذیه مصنوعی دشت ایسین واقع درشمال بندرعباس به علت انباشته شدن رسوبات در حوضچهها، مسدود شدن منافذ خاك و تبدیل آنها به دریاچههاي تبخیر ناموفق ارزیابی شده است (غفاريپور،.(1370
