بخشی از مقاله
چکیده
از مسائل مهم در بحث حوزههای آّبخیز، تخمین میزان فرسایش و کنترل و مدیریت آن میباشد، فرسایش خاک علاوه بر از بین بردن خاک زراعی در بالادست، موجب وقوع سیلابهای مخرب در پایین دست شده و همچنین رسوب همراه با جریانهای سطحی باعث کم شدن ظرفیت مخازن سدها و بندها شده و تغییرات مرفولوژی شدیدی در رودخانهها و نهرها ایجاد میکند. در بحث فرسایش و تولید رسوب در دامنهها، کمیت دلخواه، میزان دبی رسوب در پایین دست و تغییرات آن در طول دامنه و پارامترهای معلوم، همان عوامل موثر در پیدایش فرسایش مانند عوامل اقلیمی، خصوصیات خاک، توپوگرافی دامنه و غیره میباشد.
هدف اساسی این پژوهش بررسی اثر هندسه دامنهها بر روی میزان فرسایشپذیری در دامنههای مرکب با استفاده از معادله جهانی فرسایش میباشد. در این تحقیق با در نظرگرفتن هندسه سه بعدی دامنههای مرکب که شامل شکل پلان دامنه - همگرا، واگرا، موازی - و انحنا پروفیل دامنه - مقعر، محدب و صاف - میباشد مدلی جهت ارتباط پارامتر توپوگرافی، با فرسایشپذیری به کار گرفته شده است.
در این تحقیق دامنه-های مرکب را براساس شکل سه بعدی آنها که متشکل از پروفیل طولی یا انحنای پروفیل و شکل دامنهها بود به 9 دامنه مرکب مشخصه تعریف کرده و با استفاده از رابطه جهانی فرسایش - USLE - با توجه به9 دامنه مرکب به تحلیل تأثیر پارامتر توپوگرافی بر میزان فرسایشپذیری در دامنههای مرکب پرداخته شد.
نتایج حاصل از تحقیق نشان میدهدکه میزان فرسایشپذیری در دامنههای-مرکب متأثر از هندسه - توپوگرافی - دامنه میباشد، بطوریکه دامنههای محدب، مقعر و صاف با شکل پلانهای مختلف، سه شکل خاص از منحنی غلظت رسوب را تشکیلمیدهند و تأثیر توپوگرافی بر میزان فرسایشپذیری در دامنههای محدب بسیار بیشتر از دامنههای صافو مقعر میباشد.
و همچنین تأثیر توپوگرافی بر میزان فرسایشپذیری در دامنههای صاف بیشتر از دامنههای مقعر میباشد و همچنین تأثیر توپوگرافی بر میزان فرسایشپذیری در دامنههای همگرا بیشتر از موازی و در دامنههای موازی بیشتر از دامنههای واگرا میباشد.
.1 مقدمه
فرسایش عبارت است از جابجایی مواد از نقطهای به نقطهای دیگر، پس ازتخریب سنگ و یا خاک است. - احمدی، . - 1374 برآورد دقیق مقدار فرسایشپذیری به عنوان یکی از عملیات محوری و اساسی در زمینه مدیریت خاک محسوب میشود و پیشبینی آن جهت بهره برداری مطلوب از یک سیستم هیدرولوژیکی نقش مهمی داردکه معمولاً انجام این مهم با توسل به مدلهای مختلف هیدرولوژیکی که با بهرمندی از روشهای مختلف نظیر میزان رسوب را برآورد میکند صورت میگیرد
از سالهای بسیاردور، فرسایش خاک به عنوان یک معضل که انسان در ایجاد آن نقش اساسی داشته، شناخته شده است. در طول زمان، روشهای مختلفی در مورد فرسایش خاک بیان شده ولی بصورت نوشته وجود نداشته است. این روشها در ابتدا بصورت کیفی بوده ولی بتدریج بصورت کمی به شکل یک عامل و سپس معادلات چند عاملی بوجود آمده است
فرسایش خاک فرایندی طبیعی و همیشگی است که شدت آن بوسیله انسان و از طریق دخالتهای غیراصولی از حد طبیعی بیشتر میشود. این درحالی است که در یک زیست بوم دست نخورده مقدار هدررفت خاک با مقدار تولید آن برابر است، اما متاسفانه امروز به دلیل دخالت بشر و فقدان مدیریت فعالیتهای انسانی و بهره برداری های بیرویه، این نظم بهم خورده است.
استفادههای بیرویه از جنگلها، تعادل طبیعی را بهم زده و خاکها خاصیت نفوذ پذیری خود را از دست میدهد و آبهای حاصل از بارندگی بجای اینکه در بالابردن تولیدات کشاورزی سهمی داشته باشد، بصورت جریانهای سطحی شدید باعث شسته شدن خاکها، از بین رفتن پوشش گیاهی و بالاخره لغزش و ریزش دامنهها میگردند. از طرفی نیز رسوبات ایجاد شده در اثر فرسایش خاک باعث کم شدن ظرفیت مخازن سدها و بندها شده و تغییرات مرفولوژی شدیدی در رودخانهها و نهرها ایجاد میکند.
بدین ترتیب علاوه بر اینکه مقدار قابل ملاحظهای از سرمایه اصلی، یعنیخاک به دریاها میریزد، جریانهای سطحی و سیلابها، خطرات جانی و مالی فراوانی نیز بهبار میآورد. بنابراین نباید مساله حفاظت خاک و مبارزه با فرسایش را کوچک و کم اهمیت شمرد. امروزه حفاظت از خاک و مبارزه با فرسایش از ضروریترین اقدامات هر کشوری میباشد. ایران در زمره سه کشور اول جهان در رده بندی فرسایش میباشد
مباحث مربوط به فرسایش خاک به عنوان یکی از بحث-های مهم در مدیریت کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست، منابع آب وطبعاً مدیریت جامع حوزههای آبخیز است. بطوری که یکی از نگرانیهای جنجال برانگیز طی سالهای اخیر در اغلب کشورها و خصوصاً کشورهای در حال توسعه، محسوب میشود.
یکی از عوامل مهم مؤثر در ایجاد رسوب در دامنهها، هندسه آنها میباشد. مدلهای ریاضی مختلفی برای برآورد رسوب در دامنهها با تاکید بر اثر هندسه آن ارائه گردیده است ولی هنوز تخمین دقیق میزان آورد رسوب و تغییرات آن در طول دامنه دارای مشکلات اساسی میباشد.
در اکثر این مدلها شیب یک پارامتر اساسی میباشد ولی شکل هندسی آنها که شامل شکل پلان دامنه یا حوزه و میزان انحنای طول و تغییرات آن در نظر گرفته شده است. شکل دامنه در این مدها بصورت یکنواخت - شیب طولی ثابت - و معادلات جریان و رسوب،یک بعدی و گاهاً دوبعدی ارائه شده است. برای بررسی دقیق میزان پتانسیل فرسایش حوزههای آبخیز، باید آنها را به ابعاد کوچکتر مانند زیر حوزهها یا دامنهها تقسیم نمائیم تا بهتر بتوانیم تأثیر پارامترهای اثر گذار در تولید رواناب را که درسطح یک حوزه یکنواخت نمیباشد، درنظر بگیریم
با توجه به امکان کم وجود دامنهها با شکل یکنواخت در طبیعت، بیشتر مدلهای ارائه شده توسط متخصصین، قابلیت تطبیق کمتری در طبیعت دارد و امکان مدل سازی مورد قبول از مکانیزم فرسایش در دامنهها را فراهم نمیآورد
با این وجود ما در این پروژه از معادله جهانی فرسایش - - USLE استفاده میکنیم. اساس این برآورد مدل فرسایش خاک میباشد که برای تخمین میزان متوسط فرسایش سالانه خاک ارائه شده و کاربرد آن در خصوص برآورد رسوب ناشی از رگبارها نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد
با توجه به اینکه حوزههای آبخیز موجود در طبیعت بصورت دامنههای مرکب میباشد و با توجه به مواردی که قبلاً مطرح شد ما در این تحقیق تأثیر پارامتر توپوگرافی بر برآورد میزان فرسایشپذیری در دامنه مرکب با استفاده از روش USLE را مورد بررسی قرار میدهیم.
-1 مدل هندسه دامنه های مرکب
ایوانس - - 1980دامنه های مرکب را براساس شکل سه بعدی آنها که متشکل از پروفیل طولی یا انحنای پروفیل - - profile curvature و شکل پلان - plan shape - دامنه ها بود طبقه بندی نمود. براساس طبقه بندی صورت گرفته دامنه های موجود در طبیعت به 9 شکل مختلف مطابق شکل 1 وجود دارند.
به طور کلی دامنه های موجود در طبیعت براساس شکل پلان آنها به سه شکل همگرا، موازی و واگرا و براساس شکل انحنای طولی آنها به سه شکل مقعر، صاف و محدب طبقه بندی می شوند. اگر شکلهای مزبور با هم ترکیب شوند دامنه های نهگانه مرکب یا پیچیده - - complex hillslopes مطابق شکل 1 بوجود میآیند. دامنههای حوضههای آبخیز به صورت واقعی و حقیقی به صورت مرکب می باشند لذا در نظر گرفتن شکل سهبعدی آنها در بررسی میزان عملکرد آنها در میزان فرسایش و میزان تولید رسوب بسیار حائز اهمیت است.
شکل .1 شکل سه بعدی دامنه های مرکب - عرض ماکزیمم دامنه25متر، طول دامنه ها 100متر -
دامنه های مرکب را براساس شکل پلان و انحنای پروفیل آنها میتوان به 9 شکل مختلف مطابق جدول 1 دسته بندی کرد.
جدول .1 دامنه های مرکب را براساس شکل پلان و انحنای پروفیل آنها
