بخشی از مقاله
چکیده
سازنده ای با رسوبزایی بالا از معضلات اصلی زیست محیطی دریاچه های سدها هستند که تاثیر بسیار منفی از طریق آلوده کردن آب مخازن سدها و باطبع بر سلامت انسان دارند که با شناسایی این واحد ها و کنترل آنها باعث بهبود سلامت انسان خواهد شد. برای این منظور واحد های مختلف مارنی نئوژن تمامی زیر حوزه های حوزه آبخیز طالقان که مستقیماً مشرف به دریاچه سد طالقان بودند انتخاب شد.
ابتدا دقت نقشه مارنهای منطقه که از نقشه زمین شناسی استخراج شده بود مورد ارزیابی صحرایی قرار گرفت. سپس تعداد 24 آزمایش شبیه سازی باران در 4 واحد مارنی gy1 ، gy2، Ngc و Ngm در دو شیب 10 و 30 درصد با سه تکرار با شدت 60 میلیمتر بر ساعت با مدت 30 دقیقه بارش - با هر 5 دقیقه نمونه برداری از روان آب و رسوب به منظور بررسی روند آنها - در شرایط عرصه طبیعی انجام گرفت. خاک کنار تمامی پلات های مورد مطالعه نیز جهت یررسی ارتباط پارامتر های فیزیکی و شیمیایی خاک با میزان رسوب نمونه برداری شد.
تجزیه و تحلیل داده های میزان روآن آب، رسوب، نفوذپذیری و غلظت رسوب با آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کامل تصادفی و با نرم افزار آماری SASانجام شد. نتایج نشان داد که به لحاظ پارمتر های اندازه گیری شده بین واحد ها و نیز بین شیب ها اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد وجود دارد، به طوری که واحد های gy2، gy1، Ngm و Ngc به ترتیب بیشترین تا کمترین میزان تولید رسوب و غلظت رسوب را داشتند.
همچنین اثرات متقابل شیب و واحد مارنی بر روی غلظت و میزان رسوب در سطح احتمال یک درصد و بر روی روان آب در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد، به طوری که بیشترین غلظت و میزان رسوب مربوط به واحد مارنی gy2 در شیب 30 درصد و کمترین میزان غلظت رسوب مربوط به واحد مارنی Ngc در شیب 10 درصد بوده استمیتوان. با عملیات آّبخیزداری روی این زیرواحد های gy1، gy2 به خصوص در شیب های بالاتر که رسوبزایی بالا و مساحت کمی دارند اثرات منفی ناشی از تولید رسوب ایجاد شده در آب شرب سد طالقان را کاهش داد.
مقدمه
یکی از معضلات اصلی زیست محیطی دریاچه های سدها، فرسایش و رسوب حوزه بالادست می باشد که باعث پر شدن سدها از رسوبات و کاهش عمر مفید آن ها می شود. مارن ها از جمله حساس ترین مواد زمین شناسی هستند که در جهان و به خصوص ایران سهم زیادی در فرسایش و رسوب و پر کردن دریاچه سد ها و کاهش کیفیت آب آنها دارند. مارن ها متشکل از ذرات تخریبی و شیمیایی هستند که جزء سنگ های رسوبی تخریبی و سنگ های رسوبی شیمیایی قرار می گیرند
در خصوص مطالعه روان آب و رسوب مارن ها با شبیه ساز باران مطالعات زیادی انجام گرفته از جمله: حسینی - 1386 - با کمک شبیه ساز باران ضمن طبقه بندی مارنهای منطقه طالقان بالا و مقایسه میزان فرسایش پذیری واحدهای مارنی مختلف، بین عوامل شاخص نمونه ها و میزان روآن آب و رسوب معلق واحدهای مارنی، مدلهای رگرسیون چند متغیره ارائه کردند.
در مطالعه دیگری - Jin et al., 2008 - اثرات مدیریت خاک بر روآن آب و هدررفت خاک را با انجام 28 آزمایش شبیه ساز باران بررسی کردند. آنها دریافتند که پلات بدون مالچ و پلات شخم خورده نسبت به پلات های دارای مالچ و شخم خورده رسوب بیشتری تولید می کند. همچنین - Arenaz2006 - با کمک شبیه ساز باران میزان روآن آب و فرسایش را در شیب 3/8 درجه در خاکهای لومی مورد بررسی قرار داد.
نتایج او حاکی از این است که میزان روآن آب با شدت بارش، رابطه نمایی دارد و میزان هدر رفت خاک نیز با افزایش شدت بارش، افزایش می یابد. بررسی نرخ فرسایش بلندمدت عرصههای مختلف در کالیفرنیا - Sierra Nevada - با استفاده از رادیونوکلوئیدها نشان داده است که علیرغم اختلاف نرخ فرسایش تا حدود 2/5 برابر در این عرصهها، بین میزان فرسایش با شرایط اقلیمی، ارتباط آماری معنیدار و منطقی وجود ندارد - ریبه و همکاران، . - 2001 سایر محققان مثل Walling و Webb ، 1983، Hovius ، 1998، و Summerfield و Hulton ، 1994 نیز به این موضوع اذعان داشته اند که اقلیم به تنهایی نقش تعیینکنندهای بر میزان نرخ فرسایش ندارد و ساختار زمینشناسی نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.
Meyer و Harmon - به نقل ازحسنزاده نفوتی، - 1385، باران ساز قابل حملی که قابلیت ایجاد شدتهای متفاوتی را در صحرا دارد، مورد استفاده قرار دادند که علاوه بر دامنه وسیع شدتهای بارندگی، قطر قطرات و سرعت برخورد با زمین را نزدیک به باران طبیعی شبیه سازی می نمود.
Cerda و همکاران - - 1997 نیز بارانساز صحرایی قابل حملی را که تنها از یک نازل و پمپ دستی استفاده میکند طراحی و به کار بردند اما سرعت برخورد قطرات کمتر از سرعت نهایی باران طبیعی است.
موسوی و همکاران - - 1377 نفوذپذیری خاک را با سه روش استوانه مضاعف، باران ساز مصنوعی و آبپاش در ایستگاه مرکز تحقیقات آذربایجان شرقی به منظور برازش مدلهای مختلف با مشاهدات تجربی مورد بررسی قراردادند.
حشمتی - 1375 - سازندهای مارنی قصر شیرین و سومار از نظر زمینشناسی و فرسایش مطالعه کرده نتیجه این بوده است که نوع سازند - به خصوص درصد رس و املاح آن - بیشترین تأثیر را در ظهور اشکال مختلف فرسایش داشته است.
در تحقیق دیگر - خامه چیان، - 1369 ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی سنگ های مارنی- رسی مورد بررسی قراردادند. در این تحقیق مشخص شد که با افزایش میزان درصد کربنات در سنگهای مارنی - رسی، ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آنها بهبود مییابد.
قدیمی عروس محله - - 1378 طی بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی مارنها و اشکال فرسایش ایجادشده، دریافتند که فرسایش ورقهای در مارنهای غیر پخش شونده و فرسایش شیاری و خندقی در انواع پخششونده شایع است.
حسن زاده نفوتی - 1385 - با مطالعه مقادیر متوسط تولید رسوب واحدهای مختلف مارنی از طریق بارانساز دریافت که واحدهای مارنی تبخیری نئوژن M1 - ، M2 و - M3 نسبت به مارنهای دریایی سازند قم و مارنهای محیط کرانهای سازند کند، 27 تا بیش از 100 برابر توان تولید رسوب دارند.
جعفری و همکاران - 1375 - تأثیر گچ بر روانآب و فرسایش خاکهای سدیمی ناپایدار ناحیه حسنآباد قم را مطالعه کرده است و مشخص شد که گچ، تأثیر معنی داری در کاهش روانآب - 18 تا 27 درصد - داشته است همچنین گچ تأثیر معنیداری در کاهش فرسایش 25 - تا 39 درصد - در اراضی سدیمی نیز داشته است.
اسکندری و همکاران - 1381 - در تحقیقی با استفاده از شبیهساز باران سالنی و اعمال شدت بارندگی کوتاه مدت I30 منطقه، مبادرت به تولید بارندگی مورد نیاز 40 میلیمتر در ساعت بر روی خاک واحدهای اراضی مختلف حوضه آبخیز گرگک نمودند .
نتایج نشان میدهد بیشترین روانآب در بین واحدهای اراضی، مربوط به واحد اراضی تپههای مارنی به مقدار45/6 متر مکعب در هکتار میباشند. در این تحقیق اثرات شیب و واحد مارنی بر روی میزان روآن آب، رسوب، نفوذپذیری و غلظت رسوب با استفاده از باران ساز در شرایط عرصه طبیعی به صورت کمی مورد بررسی قرار گرفته است.
2 روش شناسی
-2-1 ویژگیهای منطقه مورد مطالعه
حوزه آبخیز طالقان که یکی از زیر شاخه های حوزه آبخیز سفید رود به شمار می رود در دامنه جنوبی رشته کوههای البرز و در بخش شمال غربی تهران واقع شده است و 90 کیلومتر با آن فاصله دارد. منطقه مورد مطالعه شامل قسمتی از حوزه آبخیز طالقان - طالقان پائین - است که به دریاچه سد طالقان مشرف می باشد که از ایستگاه هیدرومتری گلینک به سمت پایین دست تا منطقه موچان را در بر دارد که زیر حوزه های فشندک، آرموت، کشرود و سنگبان را شامل می شود. منطقه مورد مطالعه بین 50 درجه و 35 دقیقه تا 50 درجه و 45 دقیقه طول شرقی و36 درجه و 6 دقیقه تا 36 درجه و 15 دقیقه عرض شمالی واقع شده است. اقلیم منطقه بر اساس روش دومارتن اصلاح شده، مدیترنه ای، نیمه مرطوب و مرطوب می باشد و میانگین بارندگی 35 ساله 14 ایستگاه موجود در منطقه برای کل حوزه 672/2 میلیمتر در سال می باشد.
-2-2 روش شناسی
ابتدا از روی نقشه زمین شناسی1:100000، نقشه مارنهای منطقه مورد مطالعه استخراج شد - شکل . - 2 سپس طی بازدید های میدانی و بررسی دقت نقشه تولیدی، مکان های مناسب برای آزمایش شبیه سازی باران انتخاب شد. این مکان ها به لحاظ کاربری - خاک لخت در مرتع - ، نوع فرسایش - سطحی - و نیز جهت دامنه - جنوبی - همگی یکسان در نظر گرفته شد و تعداد 24 آزمایش شبیه ساز باران به همراه نمونه برداری خاک سطحی، در 4 واحد مارنی Ngm، Ngc، gy1 و gy2 در مکانهایی که قابل دسترس و مشرف به دریاچه سد طالقان بودند و امکان انتقال دستگاه شبیه ساز باران در این واحد ها از لحاظ توپوگرافی ممکن بود در دو شیب 10 و 30 درصد با شدت بارندگی 60 میلیمتر در ساعت با حداکثر شدت بارندگی منطقه با دوره بازگشت 10 سال در پایه زمانی 30 دقیقه با سه تکرار در شرایط طبیعی منطقه انجام شد. عمق نفوذ نیز بعد از 30 دقیقه شبیه سازی بارش در سه نقطه از پلات مورد آزمایش با خط کش اندازه گیری شد. شکل 3، نمایی از کار با دستگاه باران ساز در شرایط طبیعی را نشان می دهد.
