بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش شیاري و سطحی جزء زیرفرایندهاي اصلی فرسایش آبی محسوب میشوند. بدیهی است تعیین سهم هر یک از زیرفرایندهاي فرسایش آبی در هر واقعه بارندگی داراي ارزش ذاتی بالایی نظیر ارائه مدلهاي فیزیکی فرسایش است. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر طول دامنه در مقدار سهم فرسایش سطحی و شیاري از منابع تولید رسوب دامنه در اراضی مارنی - مارن گچی - شیبدار در شدت بارندگیهاي مختلف است. به این منظور از روش تعیین حجم شیارها با روش حجم یابی پارافین مذاب در پایش تغییرات پستی و بلنديهاي ریز حاصل از رواناب در شرایط آزمایشگاهی، حاصل شد. نمونههاي رسوب و حجم رواناب خروجی بعد از شروع رواناب در فواصل زمانی یک، دو، سه، پنج، هشت، ده، پانزده، بیست و سیدقیقهاي در مدت 30دقیقه بارش، نمونهبرداري شد. نتایج نشان داد با افزایش طول شیب، شدت بارندگی و درجه شیب؛ مقدار کل فرسایش در کلیه تیمارها تشدید قابل توجه داشته است. در نهایت نتیجه گیري شد دو برابر شدن طول پلاتها، در نسبت سهم فرسایش سطحی تاثیري نداشته ولیکن مقدار فرسایش شیاري را حدود 2/1 برابر افزایش داده است.
مقدمه
بهطور کلی مطالعه اندکی در مورد تاثیر طول دامنه در سهم هر یک از فرسایشهاي سطحی و شیاري در اراضی تخریب یافته در ایران موجود است. بهطوريکه وجود این نوع دادهها چه در پلاتهاي میدانی و چه آزمایشگاهی، عامل اصلی در توسعه مدلهاي پایه فیزیکی فرسایش آبی بومی است. بنابراین این موضوع، ارزش مطالعه حاضر و ضرورت انجام آن را در اراضی کشور دوچندان میکند. فهم و درك سهم هر یک از فرسایشهاي سطحی و شیاري در هر واقعه بارندگی داراي ارزش ذاتی فراوانی است. به طوريکه اگر نسبت بین فرسایش سطحی و شیاري بر هر کاربري اراضی از مقدار کل فرسایش مشخص باشد، محقق به طور تقریبی میتواند حجم کل فرسایش ایجاد شده در منطقه را از روي رخساره شیاري ایجاد شده در پلاتها و کاربريهاي مختلف برآورد نماید - Kinnell، . - 2005 در مطالعهاي بهصورت مروري، سهم میزان فرسایش شیاري وسطحی در27 مطالعه و 1076 پلات در سالهاي مختلف در کشور آلمان تعیین شد. در این مطالعه مقدار متوسط هدر رفت خاك در فرسایش شیاري و سطحی حدود 2/7 تن در هکتار در سال برآورد شد. که از این مقدار کشت گیاهان یک ساله بزرگترین سهم فرسایش شیاري و سطحی را به مقدار 90 درصد به خود اختصاص داده و باقی آن به سطوح اراضی آیشی محدود میباشد - Auerswald و همکاران، . - 2009
در مطالعات فرسایش شیاري و سطحی توام بایستی توجه داشت که همواره مقداري از رسوب اندازهگیري شده در انتهاي کرت آزمایشی به فرسایش مناطق سطحی مجاور شیارها مربوط است. به همین دلیل میزان دقت حاصل از تخمین کل فرسایش خاك هدررفته به وسیله فرسایش شیاري، به میزان دقت اندازهگیري فرسایش سطحی ناشی از پاشمان قطرات باران و فرسایش بین شیاري بستگی دارد. از اینرو، در عمل براي تفکیک فرسایش سطحی و شیاري، از ایجاد کرتهاي کوچک در بین شیارها و تعبیه بارانسازها و یا از روش هاي دقیق حجمیابی فرسایش شیاري استفاده میکنند، تا میزان فرسایش سطحی این مناطق تعیین و امکان جداسازي آن از مقدار فرسایش کل و طبعا محاسبه فرسایش شیاري و سطحی بهطور مجزا مهیا شود Toy - ، . - 2002 بنابراین هدف از این مطالعه کوششی جهت کمی کردن و تعیین سهم منابع آورد رسوب اراضی مارنی به تفکیک فرسایش سطحی و شیاري از کل هدررفت خاك دامنهها در پلاتهاي آزمایشگاهی و در شیبها و شدتهاي بارندگیهاي مختلف می باشد.
مواد و روشها
این مطالعه با استفاده از خاك اراضی تخریب یافته مارنی حوضه هشان، یکی از شاخههاي حوضه سفیدرود انجام گرفت. بهطوريکه ابتدا با طبقهبندي شیب حوضه به طریق وزنی، سه طبقه0تا 15، 15 تا30 و30 تا60 درصد با بیشترین وزن، انتخاب شد - Govers & Poesen، . - 1998 با توجه به بررسی نقشهکاربري حوضه، نوع کاربري اراضی، شیب15-0 درصد، جز اراضی کشاورزي دیم و آبی محسوب شده و جزء اراضی مرتعی نبوده ودر فرایند تحقیق منظورنشد، ازاینرو دو شیب 22/16 درصد - میانه کلاس شیب متوسط زیرحوضه - و 44/63 درصد - میانه کلاس شیب بالاي حوضه - ، به عنوان شیبهاي معرف انتخاب شدند. با بررسی منحنیهاي شدت-مدت-فراوانی ایستگاه سینوپتیک منطقه، سه کلاس شدت بارش کم، متوسط و بالا - شدت 10، 55 و 110 میلیمتر بر ساعت - در دوره بازگشتهاي مختلف 2 - ، 5، 10، 25 و100ساله - شبیهسازي و سپس از میان بارانهاي شبیهسازي شده، بارانهایی که داراي بیشترین ضریب یکنواختی بودند انتخاب شدند. همچنین کلیه آزمایشها در دو طول شیب 6 و 12متري اجرا شد. در آزمایشهاي اولیه جهت راهاندازي شبیهساز بارش–رواناب به دلیل پراکندگی و انحراف ازمعیار بالاي دادههاي مشاهداتی تکرارهاي بیشتري نیز اعمال شد - Cao و همکاران، . - 2009
آزمایشها در فلوم شیبداري با ویژگی دستگاه تحت فشار بودن سیستم آب، برخورد قطرات به سطح خاك با سرعت نزدیک حد، قابلیت تولید مجدد الگوي بارش - بین10تا 125میلیمتردرساعت - ، شیب پذیري فلوم تا شیب 60 درصد و قابلیت شبیه سازي باران و رواناب بطور مجزا یا همزمان است .بعد از انتقال خاك مارنی به سایت آزمایشگاه، هوادهی شده و در معرض هواي آزاد خشک شده شد و کلوخهاي آن خرد شده و از الک 1سانتیمتر عبور داده شد. دبی نمونهها در هر نمونه برداري از روش حجمی با استفاده از ظروف استوانه اي پلاستیکی تعیین شد. سرعت رواناب با استفاده از روش ردیابی رنگ صورت گرفت Cao - و همکاران، . - 2009 مدت زمان هر آزمایش 30 دقیقه به طول انجامید. بمنظور تفکیک سهم هر یک از فرسایشهاي شیاري و سطحی، با توجه به تعریف شیار، از روش پارافین مذاب استفاده شد - Govers و همکاران، . - 2007 بهطوريکه بعد از هرآزمایش تمام شیارها بوسیله پارافین مذاب پر شد. بنابراین با اندازهگیري مقدار پارافین مصرف شده در هر آزمایش و جرم مخصوص خاك و پارافین، مقدار حجم شیارها تعیین شد. در این روش با اندازهگیري وزن رسوب خشک در جعبه رسوبگیر انتهایی فلوم بعنوان کل وزن خاك از دست رفته - فرسایش شیاري+ فرسایش سطحی - اندازه گیري شد. با توجه به روابط زیر سهم هر یک از فرسایشها برآورد شد
نتایج و بحث
فرایندهاي فرسایش شیاري و سطحی با یکدیگر همراه بوده، لذا مقدار هدررفت خاك در هر واقعه، برابر مقدار کل آورد رسوب، - مجموع آورد فرسایش شیاري و سطحی - ؛ اندازهگیري و نمونه برداري شد. جدول1 ، مقادیر تلفات خاك - کیلوگرم - و شدت کل فرسایش خاك - کیلوگرم برمترمربع برثانیه - در کلیه آزمایشهاي بارش-رواناب را نشان می دهد. جدول 1نشان میدهد، در یک شدت بارندگی ثابت، افزایش شیب، هدررفت خاك را بالا برده و همچنین مقدار هدررفت با افزایش شدت بارندگی در یک شیب ثابت، افزایش چشمگیري داشته است؛ ولیکن این افزایشها روندي مشابه را در آورد رسوب طی نکرده است، بهطوريکه نسبت هدررفت به بارندگی - هدررفت/بارندگی - ، در شدت بارندگیهاي پایین 10 - میلیمتربرساعت - 1/5برابر و درشدت بارندگیهاي بالا 110 - میلیمتربرساعت - حدود پنج برابر رشد داشته است. بنابراین تشدید باران که به افزایش انرژي جنبشی قطرات باران و فرسایندگی خاك منجر می شود در شدت هاي بالا بسیار شدیدتر عمل نموده و فرسایش بزرگتري را رقم می زند. وقوع این پدیده در خاكهاي شدیداً رسی - بافت خاك منطقه - ، بهدلیل قابلیت لایه دوگانه رسها، انسداد خلل و فرج سریعتر بوده و شدت نفوذ کاهش چشمگیري پیدا می کند، لذا مقدار آورد رسوب بیشتري قابل پیشبینی است.
