بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق از روش ژئومرفولوژی و تعیین واحدهای کاری برای ورود به منطقه و برداشت اطلاعات و فاکتورهای مورد نیاز برای مدل وپ استفاده گردید. در تعیین واحد کاری به روش ژئومرفولوژی از تلفیق اطلاعات زمین شناسی، توپوگرافی و رخسارههای ژئومرفولوژی - تهیه از طریق تفسیر عکسهای هوایی و بازدید صحرایی - استفاده میشود .
مدل وپ قادر است منطقه را به دو روش دامنه و حوزه آبخیز شبیهسازی کند. از آنجایی که برای اجرای مدل وپ نرمافزاری تهیه شده است، کلیه دادههای ورودی بایستی بر اساس فرمت خواسته شده در نرمافزار وارد شود. برای بررسی منطقه به روش دامنه نیاز به اطلاعاتی در قالب چهار فایل مجزای خاک، اقلیم، توپوگرافی و مدیریت است.
بنابراین عامل توپوگرافی هم در تعیین واحد کاری نقش دارد و هم در مدل وپ به عنوان یک فایل مجزا بایستی وارد شود، از این رو برای اینکه این عامل دو بار محاسبه نشود و همچنین به دلیل اینکه فاکتور شیب در مدل وپ به صورت پروفیل طولی دامنه وارد میشود. بدین گونه عمل شد که از تلفیق عوامل زمینشناسی و رخسارههای ژئومرفولوژی واحد کاری بدست آمد و در مرحله بعد در مدل وپ عامل توپوگرافی به صورت یک لایه مجزا به آن اضافه گردید. در مدل وپ برای ورود عوامل مختلف پنجرههای خاصی وجود دارد که براساس دستورالعمل نرم افزار بایستی اطلاعات این پنجره ها تکمیل شود.
در این بخش به صورت اجمالی عوامل موجود در هر فایل مورد بررسی قرار می گیرد. در مدل وپ عوامل توپوگرافی از طریق فایل شیب وارد می شود . از بین عوامل توپوگرافی عامل شیب و جهت بایستی در پنجره مربوطه وارد شود. طراحان مدل وپ برای افزایش دقت و سرعت کار اقدام به طراحی نرمافزاری برای اجرای این بخش از طریق سامانههای اطلاعات جغرافیایی نمودند .
بر این اساس نرمافزاری به نام ژئو وپ طراحی شد. یکی از مهمترین توانایی های این نرمافزار برقراری رابطه بین وپ با یکی از نرمافزار های GIS به نام Arc View است. برای اجرای ژئو وپ و ساختن فایل شیب نیاز به نقشه مدل رقومی ارتفاع منطقه به فرمت GISASCII می باشد که این نقشه تهیه شد و در این نرم افزار وارد گردید. در مدل وپ خصوصیات خاک حداکثر تا عمق 1/8 متر بررسی می شود. طریقه برداشت و مطالعه پروفیل خاک به صورت افق های ژنتیکی میباشد. سپس وپ به صورت درونی یک مجموعه جدید از لایههای خاک
مقدمه:
درست است که از خاک هایی که در نتیجه فرسایش آبی شدید ازنقاط مرتفعتربه نقاط پستتر یا چالهها وپشت سدها منتقل میشود، باز زمین به وجود میآید واین گونه زمین ها اغلب امکان دارد زمینهای رسوبی یا آبرفتی حاصلخیزی باشد - کما اینکه زمینهای حاصلخیز را در اکثر موارد همین زمینهای رسوبی یا آبرفتی تشکیل می دهد - ولی از آنجا که مقدار زمینی که بر اثر رسوب و تجمع مواد بوجود میآید
در مقابل سطحهاییکه خاک آن فرسایش یافته است، ویران میشود، تا این رسوبات را بوجود آورد،آنقدر ناچیز و بیارزش است،که به منظور جلوگیری از تخریب و زیانهای بیشتر و همچنین حفظ تعادل طبیعت باید با اقدامات سریع وجدی تا آنجا که ممکن است مانع از فرسایش خاک شد. طبق محاسباتی که صورت گرفته است، بطورکلی برای تشکیل یک سانتیمترخاک 500 تا 800 سال زمان لازم است، و اگر حساب کنیم که خاک زراعتی 25 سانتی متر عمق داشته باشد پس این ضخامت خاک، طی 20 هزار سالکارمداوم طبیعت بوجود آمده است.
فرسایش اساساً یک پدیده تسطیح یا هموارکننده سطح زمین است به این ترتیب که خاک و قلوه سنگ از راه حمل شدن، غلتیدن و یا شسته شدن تحت تاثیر نیروی ثقل از نقاط مرتفع به محلهای پست حرکت می کنند مهمترین عوامل سست کننده و یا خردکننده این مواد که لازمه حرکت آنهاست آب و باد میباشد
باد بخودی خود نمیتواند صخره ها را فرسایش دهد ولی وقتی همراه خود ذرات معلق شن یا خاک را حمل میکند موجب ساییده شدن حتی سختترین صخرهها نیز میگردد. این عمل شبیه حرکت لا دور آهسته سنباده کشی است که به منظور تمیز کردن سطح فلزات قبل از رنگ کردن آنها مورد استفاده فرار می گیرد.
آب به تنهایی مهمترین عامل فرسایش به حساب میآید. باران، جویبارها و رودخانه ها؛ همگی خاک را خراشیده و با خود حمل میکنند. و امواج سواحل دریاها و دریاچهها را میفرسایند. در حقیقت میتوان گفت هر زمان و بهر شکلی که آب در حال حرکت باشد موجب فرسایش سرحدات خود میگردد.
وقتی که فرسایش زمین شناسی مورد نظر باشد گذشت زمان غیر قابل تشخیص است و تغییرات بسیار جزیی یا بسیار آهسته در مدت طولانی تدریجاً اهمیت پیدا میکنند. به عنوان مثال میتوان از ورقه ورقه شدن و شکاف برداشتن سنگها و صخرهها در اثر تغییر درجه حرارت نام برد. تغییرات سریع درجه حرارت روز و شب فقط روی سطح صخرهها اثر می گذارد در حالیکه تغییرات آرام بین زمستان و تابستان تا اعماق بیشتری نفوذ میکند. وقتی که تغییرات درجه حرارت با یخبندان نیز همراه باشد در اثر انبساط حجم آب در بین شکافها و درزها اثر خردکنندگی آن بشدت افزایش میبابد. بطوری که در شکل اول نشان داده شدهاست انقباض و انبساط توده یخ در روی سطح شیبدار موجب حرکت تدریجی آن به طرف پایین تپه میگردد.
بعضی از انواع حیات مانند جلبکها و گلسنگها عملاً موجب شکسته شدن سنگها میشوند ولی اثر عمده موجودات زنده، ایجاد اختلالاتی است که اثر عوامل دیگر را سرعت میبخشد. حیوانات با پا گذاشتن بر روی سنگ و خاک موجب شکستن آنها شده و نتیجتا حمل آنها را بوسیه آب یا باد تسهیل می کنند. در انتهای دیگر شاخص موجودات زنده؛ کرم خاکی و موریانه موجب به هم خوردن و افزایش هوادیدگی و اکسیداسیون خاک شده و با این ترتیب پدیده تبدیل صخرههای مقاوم به خاک قابل فرسوده شدن را سرعت میبخشند.
فعالیتهای غیر کشاورزی بشر که موجب تشدید پدیده های فرسایش می شوند در مقیاس جهانی از اهمیت کمی برخورداند. ما کوهها را برای استخراج سنگ و سنگ آهن حفاری میکنیم، ما در یک جا زمین را گود کرده و در جای دیگر گودی را پر میکنیم ولی این دخالتها در قسمت بسیار کوچکی از سطح کره زمین انجام میگیرد. از طرف دیگرکشاورزی در چنان سطح وسیعی انجام میگیرد که فعالیتهایی از این قبیل بطور بسیار بارزی سرعت فرایندهای فرسایشی را تغییر میدهند و تقریبا تمام عملیات کشاورزی در جهت افزایش فرسایش عمل میکنند.
هر زمان که پوشش گیاهی از روی زمین برداشته شده و زمین لخت شود؛ درخت کمتری وجود خواهد داشت که سرعت باد را کاهش میدهد و در نتیجه فرسایش بادی افزایش مییابد. گیاه کمتری وجود دارد که انرژی قطرات باران را جذب کند و نتیجتا فرسایش بارانی زیادتر خواهد شد، روان آب سطحی زیادتری جریان مییابد و نهرها و رودخانهها قویتر میشوند و بالاخره حیوانات اهلی صخره و خاک را بیشتر خرد میکنند.
انسان با شخم زدن زمین میلیونها بار سریعتر از حیوانات حفار موجب به هم خوردن و هوادیدگی خاک می گردد. با این اعمال در حقیقت تمام پدیدههای فیزیکی طبیعت که فرسایش یکی از آنهاست تشدید میشوند. فقط حالتهای خیلی استثنایی و نادری وجود دارند که دخالت بشر احتمالا موجب کاهش فرسایش طبیعی می گردد مانند وقتی که صحراها احیا میشوند، نواحی خشک بوسیله آبیاری معتدل مگردند و یا جنگلها ایجاد میشوند که سطح کل آنها در مقایسه با سطحی که در آن فعالیتهای بشر موجب افزایش فرسایش میگردد بسیار ناچیز است.
بنابر آنچه گفته شد آیا میتوان بین فرسایش طبیعی که یک پدیده طبیعی و قابل پذیرش است و فرسایش تشدیدی که یک پدیده مخرب و ساخته دست بشر است حد فاصلی تعیین کرد؟ و اگر کشیدن چنین خطی مشکل و یا غیرممکن باشد که هست آیا راه دیگری برای مشخص کردن حدود فرسایش قابل قبول وجود ندارد؟ بهتر است برای یافتن چنین راهی سوال بالا را به ترتیب دیگری مطرح شود؛»حد فرسایشی که ما در آن حد احساس میکنیم دیگر نبایستی فرسایش را تحمل کرد بلکه بایستی در مورد آن کاری انجام داد کجاست؟
« معمولا به این سوال این طور جواب داده میشود که هدف متخصصین حفاظت خاک اطمینان از این امر است که از زمین به ترتیبی استفاده شود که این استفاده بتواند به طور نامحدود ادامه یابد. یعنی هیچ گونه تخریب تدریجی خاک صورت نپذیرد. این هدف زمانی تحقق می یابد که سرعت از دست رفتن خاک بیشتر از سرعت تشکیل آن نباشد. سرعت تشکیل خاک را نمیتوان به دقت اندازه گیری کرد ولی بهترین تخمین خاکشناسان این است که در شرایط طبیعی، چیزی در حدود 300 سال طول میکشد تا 25 میلی متر خاک سطحی تشکیل شود
فصل دوم - . این مدت برای وقتی که به هم خوردگی، هوادیدگی و شستشوی خاک با عملیات تهیه زمین سرعت میگیرند به حدود 30 سال تقلیل مییابد. سرعت تشکیل 25 میلی متر خاک در 30 سال تقریبا برابر است با 12/5 تن در هکتار در سال و این رقمی است که اغلب به عنوان حدی که فرسایش نبایستی از آن بیشتر شود پذیرفته شدهاست. البته واضح است که میزان قابل قبول خاک از دست رفته ثابت نبوده و به شرایط خاک بستگی دارد. اگر پروفیلی از یک خاک عمیق با حاصلخیزی یکسان در تمام سطوح تشکیل شده باشد
از دست دادن 25 میلی متر خاک در 30 سال آنقدر خطر جدی در بر ندارد که از دست رفتن همین مقدار خاک از پروفیلی متشکل از چند سانتی متر خاک بر روی صخرههای سخت. بدین ترتیب ارقامی که به عنوان حد قابل قبول فرسایش مورد استفاده قرار میگیرند به ندرت از 12/5 تن در هکتار در سال بالاترند. در آمریکا ارقام بین 2/5 تا 12/5 تن در هکتار در سال متداولند و در فدراسیون آفریقای مرکزی رقم 10 برای خاکهای شنی و 12/5 تن در هکتار در سال برای خاکهای رسی به کار میرود. این اعداد در فرمول جهانی فرسایش خاک Loss Equation Universal Soil - به اختصار - USLE به توصیههای عملیات کشاورزی ربط داده شدهاست.
انواع فرسایش
فرسایش آبی اولین تقسیم بندی فرسایش آبی که بوسیله متخصصین پیشتاز حفاظت خاک انجام گرفت این پدیده را به مراحلی منطبق بر تجمع تدریجی رواناب سطحی تقسیم می کند که با فرسایش سطحی[1] - شسته شدن سطح خاک زراعی - شروع میشود، سپس با تجمع آب در جویبارهای کوچک وارد مرحله فرسایش شیاری[2] میگردد. بعد وقتی که آبراهههای فرسایش یافته بزرگتر شوند فرسایش خندقی[3] نامیده میشود و بالاخره فرسایش نوع آخر فرسایش کنارهای است که با بریده شدن سواحل رودخانهها و یا جویها توسط آب جاری در آنها بوجود میآید. با آگاهی فعلی ما از فرسایش این تقسیم بندی دیگر مناسب نبوده و شاید هم گمراه کننده باشد چون کلا اثرات برخورد قطرات باران و عمل فرسایش پاشمانی[4] را حذف می کند.
در صورتی که میدانیم عمل قطره باران در هنگام برخورد با زمین اولین و مهمترین مرحله پدیده فرسایش است. همچنین فرسایش سطحی که برداشته شدن یکنواخت خاک بوسیله یک لایه نازک آب در حال جریان را مجسم میکند از هر نظر غلط است. چون از یک طرف جریان لایهای آب فقط در سرعتهایی بسیار بالاتر از سرعت معمولی آب در مزرعه قادر به خراشیدن سطح و ایجاد آب شکستگی است و از طرف دیگر رواناب بندرت می تواند به فرم ورقه پهن و یکنواخت در حرکت باشد
اگر توضیح مربوط به فرسایش سطحی را کنار گذاشته و به جای آن »فرسایش بارانی« را قرار دهیم دیگر مخالفتی با ادامه مراحل بعدی تقسیم بندی فوق یعنی فرسایشهای شیاری، خندقی و کنارهای نخواهد بود. فرسایش شیاری را میتوان شسته شدن و حمل مواد از داخل آبراهههایی با دیوارههای مشخص و بدان حد کوچک که با شخم زدن معمولی از بین میروند تعریف کرد.
این آبراههها وقتی خندق نامیده میشوند که به آن اندازه بزرگ و دایمی شده باشند که عبور وسایل شخم در جهت عمود بر آنها میسر نباشد. هیچ مرز مشخصی که این دو نوع فرسایش را از یکدیگر جدا سازد وجود ندارد. در نقاط مختلف دنیا خندقها به نامهای متفاوتی مشهورند و از آن جملهاست: »وادی« در شمال آفریقا، نولاً» در هندوستان، دونگاً« در آفریقای جنوبی و »آریو« در آمریکای جنوبی.
اشکال خاص فرسایش آبی
فرسایش پاسنگی[5] وقتی که قسمتی از یک خاک مستعد فرسایش بوسیله سنگ یا ریشه گیاه از فرسایش بارانی محافظت میشود؛ پاسنگهایی منفرد و مرتفع نسبت به زمینهای اطراف به وجود میآیند که در بالای آنها اجسام مقاوم قرار دارند.
