بخشی از مقاله
چکیده
این مطالعه به منظور بررسی تغییرات مکانی فرسایشپذیری بادی خاک در دشت تبریز واقع در استان آذربایجان شرقی صورت پذیرفت. به این منظور 42 نمونه خاک از عمق صفر تا 10 سانتیمتری سطح خاک در یک شبکه نمونهبرداری آشیانهای- شبکهبندی شده با فواصل 150، 300 و 600 متری تهیه شد. برخی از خواص خاک مانند توزیع اندازه خاکدانهها و سرعت آستانه فرسایش بادی و فرسایشپذیری ذاتی خاک تعیین گردید.
سپس تغییرپذیری مکانی ویژگیهای اندازهگیری شده با استفاده از نسبت وابستگی مکانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوی گوسی و الگوی نمائی به ترتیب بهترین مدل برازش داده شده برای واریوگرام عامل فرسایشپذیری خاک و ذرات فرسایشپذیر میباشد و دامنه تاثیر برای ویژگی فرسایشپذیری خاک 2989 متر بوده و این ویژگی دارای وابستگی مکانی متوسط میباشد.
مقدمه
منطقه دشت تبریز در اقلیم خشک و نیمهخشک قرار دارد و یکی از مناطق مستعد به فرسایش بادی میباشد. عارضههای فرسایشی همچون تپههای ماسهای فسیل شندآباد شبستر و تپههای فعال قوم تپه در نزدیکی تبریز نشان دهنده فعال بودن فرسایش بادی در منطقه در زمان حال و دورانهای گذشته زمینشناسی است.
اولین گام در کنترل فرسایش بادی پهنهبندی منطقه از لحاظ حساسیت ذاتی خاک به فرسایش بادی است. حسینعلیزاده و همکاران - - 1387 پیشنهاد کردند در مطالعاتی که نیازمند دقت بالا در برآورد فرسایشپذیری خاک هست، در صورت امکان از روشهای زمینآماری در تهیه متغیرهای ورودی هر مدل فرسایش و رسوب استفاده شود. اما مطالعات و تحقیقات انجام شده در این زمینه بسیار اندک و پراکنده است
بنابراین تحقیق حاضر با هدف ارزیابی و تحلیل ساختار مکانی فرسایشپذیری ذاتی خاک در مقابل باد به عنوان یکی از جنبههای تخریب خاک، مقایسه روشهای مختلف زمینآماری در برآورد آن و تهیه نقشه پراکنش مکانی فرسایشپذیری بادی ذاتی خاک انجام شد.
مواد و روشها
دشت تبریز واقع در استان آذربایجان شرقی با وسعت 100000 هکتار و با متوسط میزان بارندگی سالیانه 249 میلیمتر، آب و هوا بر اساس سیستمهای تقسیم بندی دومارتن و آمبرژه به ترتیب نیمه خشک و خشک سرد قرار دارد و یکی از مناطق مستعد فرسایش بادی میباشد. میانگین دمای ایستگاه هواشناسی تبریز در زمستان - 1/9 درجه سلسیوس و در تابستان در ماههای تیر و مرداد 25/1 درجه سلسیوس میباشد و از سطح دریا1350 متر ارتفاع دارد
به منظور بررسی فرسایشپذیری بادی ذاتی خاک در منطقه مورد مطالعه، ابتدا مختصات نقاط نمونهبرداری و مساحت منطقه توسط نرم افزار Arc GIS تعیین و موقعیت 42 نقطه نمونهبرداری بر اساس الگوی شبکهبندی منظم آشیانهای 600 و 300، 150 متری توسط سیستم موقعیتیاب جهانی GPS تعیین گردید. به این ترتیب، تعداد 42 نقطه از منطقه مذکور نمونهبرداریشد و سپس از هر نقطه حدوداً 30 کیلوگرم از عمق صفر تا 10 سانتیمتری خاک تهیه گردید. نمونهها پس از انتقال به آزمایشگاه، از الک هشت میلیمتری عبور داده شد. برای تعیین برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی مقداری از خاک از الک دو میلیمتری عبور داده شد. سپس نمونهها هوا خشک گردید.
شکل -1 موقعیت جغرافیایی منطقه مطالعاتی در دشت تبریز و محل نمونهها
نمونههای خاک رد شده از الک 8 میلیمتری به صورت جداگانه در سینی تونل باد با ابعاد - 30×40×3 - سانتیمتر مکعب ریخته شد و سپس سطح آن تسطیح شد و با ترازو وزن اولیه سینی به همراه خاک اندازه گرفته شد. سپس بادی با سرعت 12 متر بر ثانیه در ارتفاع 20 سانتیمتری از کف تونل ایجاد و نمونهها در تونل باد به مدت 10 دقیقه در معرض باد قرار گرفت پس از آزمایش، سینی به همراه خاک داخل آن دوباره وزن شد. اختلاف وزن سینی خاک اولیه و ثانویه آزمایش میزان هدر رفت خاک - به صورت جهشی، خزشی و مواد معلق - را نشان میدهد. فرسایشپذیری بادی ذاتی از معادله فرسایش بادی WEQ وودارف و سیدوی - 1965 - معادله - 1 - محاسبه شد:
که در آن :Qe مقدار هدر رفت خاک - از تونل باد - از سطح خاک لخت و دستخورده - kg/m - است که تابعی از :We انرژی باد در طی آزمایش - g/S2 - ؛ :SIWE فرسایشپذیری بادی ذاتی شخمخورده فاقد پوشش سطح، سله و رطوبت - kg/m - - s2/g - ؛ :SC میزان پوشش گیاهی سطح خاک - % - ؛ :K زبری سطح خاک - cm - ؛ :WC شاخص بدون بعد سله و رطوبت خاک سطحی است. استعداد ذاتی خاک شخم خورده به فرسایش توسط بادی که توسط پوشش باقیمانده سطح، زبری، سله و رطوبت خاک محافظت نشده باشد را گویند، که از رابطه زیر محاسبه شد:
که در این رابطه SIWE فرسایشپذیری ذاتی خاک - kg/m - - s2/g - میباشد.
در این تحقیق نسخه 5,1 نرمافزار +GS در قالب پنج مرحله اصلی کار گرفته شد. گام اول شامل تعیین خصوصیات آماری دادههای ورودی، گام دوم شامل استخراج نیمتغییرنما و آنالیز نیمتغییرنما، گام سوم شامل درونیابی و انتخاب روش تحلیل مکانی، گام چهارم، ارزیابی روشها و پارامترها و گام پنجم نیز شامل ترسیم نقشه میباشد.
سپس تغییرپذیری مکانی ویژگیهای اندازهگیری شده با استفاده از شاخص نسبت وابستگی مکانی مورد بررسی قرار گرفت و برای تهیه نقشههای مورد نیاز از روش کریجینگ استفاده شد و در نهایت دقت نقشهها با روش اعتبار سنجی تقاطعی ارزیابی گردید.
نتایج و بحث
در جدول - - 1 توصیف آماری ویژگیهای فیزیکی نمونه خاک مورد مطالعه ارائه شده است . کلاسهای بافتی نمونهها با استفاده از نرم افزار TAL به دست آمده است. همانگونه که نتایج نشان میدهد، اختلاف زیادی بین نمونهها از لحاظ کلاسهای بافتی مشهود نیست، چراکه توزیع اندازه ذرات اولیه خاک بیشتر مربوط به فرایندهای خاکسازی میباشد و کل منطقه نیز در یک حوضه آبخیز قرار دارد که منشاء زمین شناسی و نیز فرایندهای خاکسازی نسبتا یکسانی را تجربه کرده است.
جدول -1 توصیف آماری ویژگیهای فیزیکی خاک در منطقه مورد مطالعه حداقل حداکثر میانگین میانگین خطا انحراف معیار واریانس چولگی کشیدگی
میانگین هندسی قطر خاکدانهها در حالت خشک - GMD - در خاکهای مورد مطالعه بین 0/62 - 0/68 میلیمتر بوده و میانگین آن برابر 0/65 میلیمتر به دست آمد . مقادیر GMD کوچکتر از مقادیر MWD است. چرا که اثر وزنی ذرات بزرگتر را حذف کرده و به واقعیت نزدیکتر است. این نشان دهنده آن است که دامنه اندازه خاکدانه اکثرا ریز استهِویا. و همکاران - 2007 - از میانگین هندسی قطر به عنوان شاخصی از خاکدانهسازی و فرسایشپذیری بادی استفاده کردهاند.
ویژگیهای فرسایشی خاکهای منطقه دشت تبریز در Error> Reference source not found. آورده شده است. سرعت آستانه فرسایش در ارتفاع 3 متری از سطح زمین در خاکهای مورد مطالعه بین 11/38 - 14/20 متر بر ثانیه بوده و میانگین آن برابر 12/64 متر بر ثانیه بود. میزان هدر رفت خاک از سینی در خاکهای مورد مطالعه بین 0/18 - 1/50 کیلوگرم بر متر عرض بوده و میانگین آن برابر 0/79 کیلوگرم بر متر عرض بود.
انرژی باد در تونل باد مورد استفاده بین - 10/63 -17/58 - ×108 گرم بر مجذور ثانیه بوده و میانگین آن برابر 14/47 ×108گرم بر مجذور ثانیه بود. درصد ذرات فرسایشپذیر در خاکهای مورد مطالعه بین 44/22 -85/16 درصد بوده و میانگین آن برابر 65/25 درصد میباشد، که نشاندهنده فرسایشپذیری زیاد خاکهای مورد مطالعه است.
