بخشی از مقاله
چکیده
امروزه فرسایش خاک به عنوان یکی از مباحث مهم مدیریت حوضههای آبریز در سطح ملی و جهانی مطرح می باشد. بنابراین برآورد هدر رفت خاک در برنامهریزیهای کنترل فرسایش خاک حائز اهمیت میباشد. در این پژوهش با استفاده از معادله جهانی فرسایش خاک و با بهرهگیری از تصاویر ماهوارهای لندست 8 - سال - 2015، مقادیر فرسایش کاربریهای حوضه آبریز سیمکان برآورد گردیده است.
فاکتورهای R ، K ، LS و P مدل مذکور در محیط Arc GIS محاسبه گردیدند. همچنین از تصاویر ماهوارهای Landsat 8 جهت استخراج و تهیه عامل پوشش گیاهی - C - و کاربریهای اراضی حوضه در محیط نرم افزار ENVI5.1 استفاده گردید. نتایج پژوهش نشان در بین کاربریهای اراضی، رخنمون سنگی با میانگین فرسایش 396/52 - تن در هکتار در سال - دارای بیشترین مقدار فرسایش و مناطق مسکونی و کشاورزی به ترتیب با میانگین فرسایش 9 و 11 تن در هکتار در سال دارای کمترین مقادیر فرسایش میباشند.
-1 مقدمه
به منظور تدوین استراتژیهای حفاظت خاک در مقیاس منطقهای، برآورد فرسایش خاک در مناطق مختلف و ایجاد نقشههای خطر فرسایش برای شناسایی نواحی مستعد تلفات خاک و تولید رسوب گام اولیه است . - Vrieling et al, 2002 - محققان برای ارزیابی خطر تلفات خاک از مدلهای مختلف فرسایش خاک استفاده میکنند که در این میان مدلهای خانواده USLE پرکاربردترین ابزار در این زمینه اند
از محدودیتهای مهم مدل اولیه USLE عدم توانایی آن در برآورد دقیق فرسایش خاک برای اراضی غیر کشاورزی است که با توجه به این ضعف Renard و همکاران - 1997 - نسخه تجدید نظر شده آن را با نام RUSLE توسعه دادند. از آن پس این مدل در بسیاری از تحقیقات برآورد تلفات خاک بهکار رفت
رابطه جهانی فرسایش خاک اصلاح شدهٌ که روش مورد استفاده در پژوهش حاضر میباشد برای پیشبینی فرسایش خاک سالانه از یک سطح معین بهشمار میآید
موقعیت ویژه و حساس طبیعی و فرهنگی منطقه مورد مطالعه و وجود اراضی حاصلخیز کشاورزی در کنار رودخانهها، باعث شده که منطقه مورد مطالعه جاذب خوبی برای جمعیت شود. وجود شهرهای پرجمعیت مرودشت، ارسنجان، خرمبید و بوانات منجر به استفاده بیش از حد توان اراضی در این منطقه شده است که فقدان مدیریت درست و کشاورزی بدون وقفه و کشت چند نوبته بر این مشکل افزوده است.
این امر باعث ایجاد اختلال در سامانههای طبیعی منطقه و عدم تعادل طبیعی آن شده است؛ بهطوری که خاک نمیتواند مثل گذشته مقاومت خود را حفظ کند و این امر باعث شده خاک در برابر عوامل فرسایش بسیار شکننده و حساس شود و روز به روز از توان خاک منطقه کاسته شده و میزان فرسایش افزایش یابد. بنابراین، با توجه به مسأله فوق هدف اصلی این تحقیق تخمین میزان فرسایش هر کدام از کاربرهای اراضی در حوضه آبریز سیمکان استان فارس با استفاده از مدل اصلاح شده جهانی فرسایش خاک و تصاویر ماهوارهای میباشد که خروجی آن ارائه مدل مناطق حساس از نظر فرسایشپذیری میباشد که می تواند در اجرای عملیات حفاظتی آب و خاک منطقه مورد مطالعه مورد استفاده قرار بگیرد.
-2 مواد و روشها
1-2 موقعیت منطقه مورد مطالعه:
حوضه مطالعاتی سیمکان 2 در محدوده جغرافیایی 707964 تا 765274 متر طول شرقی 53:09:50 - تا - 53:44:59 و 3321572 تا 3361601 عرض شمالی 29:59:47 - تا - 30:22:06 در منطقه 39 سامانه اطلاعات جغرافیایی گسترش یافته است. این حوضه با مساحتی بالغ بر 133832/40 هکتار در شمال شرق استان فارس و 5 کیلومتری شرق قادرآباد قرار دارد. این حوضه از نظر تقسیمات کشوری دراستان فارس و محدوده شهرستانهای مرودشت، ارسنجان، خرمبید و بوانات قرار دارد. پهنه حوضه بخشی از آبخیز بزرگ بختگان محسوب میشود.
شکل : 1 موقعیت حوضه مطالعاتی نسبت به شهر شیراز
2-2 مواد و ابزار پژوهش:
دادهها و ابزارهای مورد استفاده در پژوهش شامل: لایههای رقومی 25000 سازمان نقشه برداری کشور، 30DEM ASTRM متری، آمار بارندگی روزانه، ماهانه، سالانه منطقه، تصاویر ماهوارهای لندست 8 منطقه مورد مطالعه از سایت www.usgs.gov، و نقشه خاکشناسی حوضه مورد مطالعه میباشد. در این پژوهش از نرمافزار Arc GIS جهت ترسیم و تحلیل نقشهها؛ نرمافزارENVI5.1 جهت استخراج و پردازش تصویر ماهوارهای و از نرم افزار SPSS جهت بدست آوردن روابط رگرسیونی معادلات بهرهگیری شده است.
2-3 روش تحقیق
- برای برآورد مقادیر فرسایش از معادله RUSLE استفاده شده است:
:A مقدار خاک فرسایش یافته به وسیله فرسایش ورقهای و شیاری است؛ :R عامل فرسایندگی بارندگی؛ :K عامل فرسایشپذیری خاک است و حساسیت ذاتی خاک را مشخص میکند؛ :LS عامل طول و درجه شیب زمین؛ C عامل پوششگیاهی و P عامل حفاظت خاک میباشد.
:A بر حسب تن در هکتار در سال، :R بر حسب مگاژول میلیمتر در هکتار ساعت سال، :K بر حسب تن ساعت بر مگاژول بر میلیمتر، و P, C, S, L بدون واحد هستند
در این تحقیق از معادلهای که توسط Wischmeier و Smith که در سال 1978 ارائه شده ضریب فرسایندگی باران محاسبه گردیده است.
همچنین از طریق نموگراف تعیین حساسیت فرسایشپذیری خاک که توسط Wischmeier و Smith که در سال 1978 ارایه شده است، ضریب K برای حوضه به دست آمد. شیب و طول شیب نیز بر اساس DEM ASTRM با اندازه پیکسلهای 30 متری به محاسبه گردید.. مقدار LS با استفاده از فرمول زیر محاسبه گردید - احمدی،. - 1388
جهت بهدست آوردن عامل C نیاز به نقشه تراکم پوشش گیاهی - NDVI - است که این نقشه از طریق تصاویر ماهوارهای لندست 8 - سال - 2015 استخراج و محاسبه گردید. بین شاخص NDVI و ضریب C یک همبستگی کامل وجود دارد. بدین معنی که با افزایش شاخص NDVI ضریب C کاهش مییابد. لذا برای به دست آوردن ضریب C یک رابطه رگرسیونی بین شاخص C و NDVI ایجاد شده که متغیر ثابت ما شاخص NDVI و متغیر مستقل ما ضریب C میباشد.
عامل P نیز بر اساس شیب منطقه به دست آمد که بر اساس آن هر چه شیب کمتر باشد نیاز به عملیات حفاظتی کمتر میشود
-3 یافتهها و بحث:
میانگین مقادیر فرسایش خاک در کل حوضه مورد مطالعه 63/64 تن در هکتار در سال برآوردگردیده است. بیشترین میانگین مقادیر فرسایش حوضه با 396/52 تن در هکتار در سال مربوط به قسمتهای شمالی حوضه که منطبق بر اراضی با شیب زیاد - رخنمونهای سنگی - میباشد.
رخنمونهای سنگی به دو علت دارای مقادیر بالای میانگین فرسایش هستد؛ یکی به علت شیب تند و به تبع آن سرعت رواناب در تخریب و حمل ذرات است که نقش عامل LS را نشان میهد و دیگری مقادیر بالای بارش نسبت به سایر کاربریهای دیگر به علت مرتفع بودن میباشد که نقش عامل ضریب فرسایندگی باران - R - را نشان میدهد.
مقادیر میانگین فرسایش در اراضی جنگلی نیز با 106/5 تن در هکتار در سال نیز قابل توجه است. همچنین کمترین میانگین فرسایش حوضه مربوط به کاربریهای مسکونی و زراعت آبی است که بترتیب دارای میانگین فرسایش 9 و 11 تن در هکتار در سال میباشند.
جدول .1 مقادیر میانگین و مقادیر کل فرسایش هر کدام از کاربریهای اراضی
