فرسایش پذیری

تغییر کاربری جنگل به اراضی کشاورزی، عموماً تاثیر جدی بر میزان ماده آلی و دیگر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک می گذارد. این پژوهش با هدف بررسی نقش تغییر کاربری جنگل بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و در ادامه شناخت شماری از متغیرهای مؤثر خاک بر شاخص فرسایش پذیری در بخشی از حوضه آبخیز برنجستانک صورت گرفته است. بدین منظور سه کاربری جنگل، زراعت دیم (گندم) و باغ مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های خاک از دو لایه سطحی 10-0 و 20-10 سانتی متر در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی برداشته و مقایسه شد. نتایج نشان از آن داشتند که میزان ماده آلی در اراضی زراعی و باغ، به ترتیب 24/44 و 45/45 درصد در لایه 10-0 سانتی متر، و 69/42 و 43 درصد در لایه 20-10 سانتی متر کمتر از اراضی جنگلی بوده است. حداکثر نیتروژن کل در لایه 10-0 سانتی متر در کاربری جنگل به میزان 303/0 درصد و حداقل آن در لایه 20-10 سانتی متر در اراضی باغ به میزان 190/0 درصد مشاهده شد که کاهشی معادل با 32/37 درصد را نشان می دهد. وزن مخصوص ظاهری و اسیدیته خاک طی تغییر کاربری جنگل افزایش یافت. این در حالی است که تغییر کاربری جنگل به اراضی زراعی و باغ تاثیر مشخص و معنی داری بر درصد ذرات رس و سیلت نداشت و تنها در لایه 10-0 سانتی متر تفاوت معنی داری از لحاظ درصد ذرات شن مشاهده شد. نتایج نشان داد که فرسایش پذیری خاک به دلیل کاهش پوشش گیاهی پایا، ماده آلی خاک، تخریب ساختمان خاک و پایداری خاکدانه ها طی تغییر کاربری جنگل، افزایشی حدود دو برابر داشته است. همچنین متغیرهای رس، ماده آلی و نیتروژن کل دارای همبستگی معنی دار منفی؛ و در مقابل، درصد سیلت و شن ریز نیز دارای ارتباط معنی دار مثبت با میزان فرسایش پذیری اند.

فرسایش پذیری خاک یکی از عوامل مهم در تخمین درست مقدار فرسایش خاک و ارائه راهکارهای مبارزه با این پدیده است. اهداف این مطالعه، اندازه گیری واقعی مقدار فرسایش پذیری خاک ؛ مقایسه مقدار واقعی فرسایش پذیری با مقدار برآوردی توسط رابطه ی ویشمایر و اسمیت (1978)؛ و تهیه نقشه تغییرات مکانی فرسایش پذیری و پارامترهای مؤثر بر آن در منطقه بالادست سد سیوند واقع در استان فارس بود. برای این منظور،40 کرت استاندارد درشیب های 9% ایجاد و در طی یک سال مقدار هدر رفت خاک ها حاصل از 4 رخداد بارندگی در این کرت ها اندازه گیری شد. میانگین سالانه شاخص فرسایندگی از رابطه ی اصلاح شده فورنیه محاسبه شد. نقشه ها با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ و در محیط GIS ترسیم گردید. نتایج نشان داد که میانگین مقدار هدر رفت خاک در کرت ها t ha−1 ya-1 8/5 و میانگین شاخص فرسایندگی باران MJ mm ha-1 h-1ya-1 7/255 بود. میانگین فرسایش پذیری اندازه گیری شده در کرت های آزمایشی و برآوردی با استفاده از رابطه ی ویشمایر و اسمیت به ترتیب t h MJ−1 014/0 و t h MJ−1030/0 شد که بر اساس، رابطه ی ویشمایر و اسمیت در برآورد فرسایش پذیری به طور میانگین مقدار این فاکتور را 2 برابر بیشتر از مقدار اندازه گیری شده تخمین می زند. برای هر دو فرسایش پذیری اندازه گیری شده و برآورد شده مدل سمی واریوگرام نمائی با دامنه تأثیر به ترتیب 3399 و 5439 متر بهترین برازش را داشت. درحالی که برای خصوصیات ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، پایداری خاک دانه ها و نفوذپذیری که بیشترین همبستگی را با فرسایش پذیری واقعی داشتند، مدل کروی واریوگرام بهترین توصیف را داشت. نقشه های پهنه بندی نشان داد که مقدار فرسایش پذیری از قسمت های مرکزی و مسطح منطقه که تحت کشت گیاهان پوششی قرار دارد به سمت نواحی مرتفع حاشیه ای که فاقد پوشش گیاهی مناسب است افزایش می یابد.

فرسایش بادی وسعتی بالغ بر 20 میلیون هکتار از کشور پهناور ایران را در متأثر ساخته است. هفت میلیون هکتار از مناطق تحت تأثیر فرسایش بادی کانون های بحرانی نامیده می شود که کانون های جمعیتی، اراضی کشاورزی و مناطق صنعتی را در برمی گیرد. فرسایش پذیری خاک از مهم ترین شاخص های نشان دهنده پتانسیل فرسایش بادی در یک منطقه است. این شاخص بستگی به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ذاتی خاک دارد. منطقه موردمطالعه حوضه دشت یزد – اردکان که در بخش شمالی استان یزد قرار دارد و در فلات مرکزی ایران گسترده شده است. به منظور بررسی پتانسیل فرسایش پذیری بادی خشکه رودها و مجاور آن ها 83 نمونه خاک در کف و بستر خشکه رودها و مجاور آن ها در سه نوع دشت سر لخت، اپانداژ و پوشیده برداشته شد و برروی نمونه ها به منظور محاسبه مقدار فرسایش پذیری آزمایشات فیزیکی و شیمیایی خاک صورت گرفت. مقدار فرسایش پذیری به دو روش دلگیلویچ و همکاران (1973)، مدل (1) و عظیم زاده و همکاران (1380)، مدل (2) بر حسب ton/ha-hr محاسبه شد. نتایج نشان داد که هر دو مدل در اراضی دشت سر پوشیده با بافت ریزدانه خاک از نوع Loam و Clay Loam مقدار فرسایش پذیری را متوسط تا زیاد پیش بینی کرد و در اراضی دشت سرهای لخت و اپانداژ که درصد پوشش سنگفرش متوسط تا زیاد می باشد، در مدل (1) مقدار فرسایش پذیری را در بعضی نقاط کم و در بعضی نقاط دیگر متوسط تا زیاد به دست آمد ولی در مدل (2) با در نظر گرفتن پوشش سنگفرش در تمامی نقاط دشت سرهای لخت و اپانداژ کم بدست آمد. مدل (1) بدون در نظر گرفتن رخساره های مختلف ژئومورفولوژی، بیشتر در مورد بررسی میزان فرسایش پذیری بادی خاک در اراضی کشاورزی و دشت رسی با بافت ریزدانه خاک مناسب است و برآورد مقدار فرسایش پذیری را در قسمت میانی منطقه در مقایسه با مدل (2) به درستی پیش بینی کرد. به منظور سهولت و کاهش دادن زمان و هزینه به منظور محاسبه فرسایش پذیری، مدل (1) در اراضی بافت ریزدانه و کشاورزی و بدون سنگفرش شامل دشت سر پوشیده توصیه می شود. مدل (2) در دشت سرهای لخت و اپانداژ که دارای پوشش سنگفرش متوسط تا زیادی هستند، مدل مناسبی است و به منظور دقیق تر محاسبه فرسایش پذیری در دشت سر پوشیده علاوه بر پارامتر فیزیکی خاک، پارامترهای شیمیایی خاک هم که در عامل فرسایش پذیری دخالت دارند، مدل (2) مناسب می باشد. به منظور کاهش فرسایش پذیری در دشت سرهای لخت و اپانداژ باوجود درصد سنگفرش متوسط تا زیاد توصیه می شود هیچ گونه دستکاری بر روی پوشش سنگفرش انجام نشود و در دشت سر پوشیده اقداماتی نظیر احداث بادشکن در اراضی کشاورزی و مالچ پاشی بر روی تپه های ماسه ای انجام شود.

شناخت عوامل هیدروژئومورفولوژیک و عملکرد آنها در حوضه آبخیز به منظور شناخت و مدیریت محیط حوضه آبخیز، اهمیت زیادی دارد . در این پژوهش یکی از زیرحوضه های آبخیز رودخانه ارومیه ( نازلوچای ) واقع در شمال غرب ایران با مساحت 75/948 کیلومترمربع با محاسبه و آنالیز مورفومتری و استفاده از فنون سیستم اطلاعات جغرافیایی مورد بررسی قرارگرفته است. برای استخراج آبراهه های منطقه و بررسی حوضه آبخیز از نظر مورفومتری از مدل رقومی ارتفاع ( DEM ) 30 متر استفاده شد. پارامترهای مورفومتری بررسی شده در این مقاله شامل تعداد آبراهه ها ( Nu )، رتبه آبراهه ( U )، مجموع طول آبراهه ( L )، ضریب بیفرکاسیون ( R b )، پستی و بلندی ( B b )، چگالی زهکشی ( D d )، فراوانی آبراهه ( F s )، فاکتور شکل ( R f )، ضریب گردی ( R c ) و ضریب مستطیل معادل ( R e ) می باشد. نتایج نشان داد که با توجه به تعداد آبراهه ها (489 آبراهه)،  وجود آبراهه های  درجه اول، دوم و سوم، زیاد بودن طول آبراهه ها، بالا بودن نسبت طول آبراهه ها نسبت به مساحت حوضه، ضریب رلیف بالا که نشان دهنده وجود ارتفاعات و شیب زیاد، منطقه فرسایش پذیر بوده و نیاز به مدیریت بیشتر دارد. همچنین مطالعات لندفرم در منطقه مورد مطالعه نشان داد که به کمک ویژگی های مورفومتری می توان میزان حساسیت لندفرم ها به فرسایش را در منطقه مشخص نمود. به طوری که بعد از تهیه نقشه لندفرم ها با استفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی ( TPI )، و در نظرگرفتن مناطق حساس به فرسایش از طریق ویژگی های مورفومتری، لندفرم های حساس به فرسایش در منطقه مورد مطالعه مشخص شد. به طوریکه افزایش تعداد آبراهه ها و طول آن در حوضه آبخیز نشان دهنده افزایش فرسایش است. با مقایسه نقشه لندفرم ها و نقشه آبراهه های منطقه مورد مطالعه مشخص شد که لندفرم های کلاس 4 (دره های U شکل) و لندفرم های کلاس 3 (زهکش های مرتفع) دارای بیشترین فرسایش پذیری هستند. نتایج نشان داد که با افزایش میزان چگالی زهکشی میزان فرسایش پذیری افزایش می یابد که در لندفرم های کلاس 4 (دره های u شکل) و کلاس 6 بیشترین میزان فرسایش پذیری با توجه به بالا بودن چگالی زهکشی دیده شد.

از جمله عوامل اثرگذار و تعیین کننده شدت تخریب، میزان رسوب زایی و تخریب پذیری سازندها است. حساسیت متفاوت سازندها سهم آن ها را در شکل گیری واحدها برعهده می گیرد. سازندهای زمین شناسی متعددی در شکل گیری هر منطقه دخیل است. در این مطالعه، عمده سازندهای تشکیل دهنده از سازندهای سری قم است. در این پژوهش براساس روش سلبی اصلاح شده، مقاومت سازندهای قرمز بالایی، قم، قرمز زیرین و ولکانیک ائوسن برآورد و در قالب طرح آماری کاملأ تصادفی بااستفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن مقایسه شده است. در روش سلبی شش پارامتر سختی چکش اشمیت، جهت درزه، درجه هوازدگی، عرض، فاصله و پیوستگی درزه ملاک بررسی مقاومت سنگ می باشد که وضعیت تخریب پذیری سازند را از خیلی حساس تا خیلی مقاوم تعیین می نماید. در روش اصلاح شده، فاکتور پوشش گیاهی نیز اضافه شد. طبق نتایج به دست آمده سازند ولکانیک ائوسن با 16/76 امتیاز در رده سازندهای مقاوم، سازند قم با 66/63 امتیاز در رده سازندهای متوسط، سازند قرمز زیرین با 5/47 امتیاز در رده سازندهای حساس و در نهایت سازند قرمز بالایی با 33/26 امتیاز در رده سازندهای خیلی حساس قرار گرفت. بنابراین، می توان اذعان نمود باتوجه به وضعیت تخریب پذیری؛ سازندهای سری قم عمدتاً حساس بوده و قدرت رسوب زایی بالایی دارند. بررسی شواهد ژئومورفیک دامنه ها نیز مؤید نتایج به دست آمده از پژوهش است به طوریکه سازند ولکانیک ائوسن با دامنه پرشیب و تشکیل رخساره های ستیغ و پرتگاهی بیش ترین مقاومت و سازند قرمز بالایی با ایجاد در رخساره های دامنه های کم شیب و تپه ماهوری بیش ترین حساسیت را نشان داده اند.

سازه های دریایی، مانند بندرها، نقش بسیار مهمی در شدت فرسایش پذیری مناطق ساحلی دارند و تأثیر مشترک آنها، با نوسانات سطح تراز آب دریا، سبب جابه جایی خطوط ساحلی پیرامون بندرها می شود. ارزیابی و مقایسه شدت جابه جایی خطوط ساحلی و شدت فرسایش پذیری سواحل جنوبی دریای خزر در محدوده بندرهای اصلی شمال ایران (امیرآباد، فریدونکنار، نوشهر، انزلی و آستارا) هدف اصلی این پژوهش است. وضعیت مورفولوژی سواحل، به لحاظ ویژگی های فرسایشی و رسوب گذاری و تنوع لندفرم های ساحلی، ازطریق تصاویر ماهواره ای لندست مطالعه شد. به منظور بررسی میزان تغییرات خطوط ساحلی در بنادر مورد مطالعه طی سال های 1374 تا 1400، تغییرات ابجادشده در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی با استفاده از نرم افزار آنالیز رقومی خطوط ساحلی (DSAS) محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که رفتار خطوط سواحل جنوبی دریای خزر در مقابل ساخت سازه های بندری و نوسانات سطح تراز آب این دریا متفاوت بوده است و بیشترین میزان جابه جایی خط ساحل و مقدار رسوب گذاری و فرسایش پذیری، به ترتیب، به ناحیه ساحلی بندر امیرآباد و آستارا تعلق دارد. سواحل مشرف به بندرهای نوشهر و انزلی رسوب گذاری مناسبی داشته اند و میزان فرسایش پذیری در ساحل فریدونکنار بسیار اندک بوده است. بنادر شمال کشور ایران، همراه با نوسانات سطح تراز آب دریای خزر، در مناطق ساحلی پیرامون تأثیر مستقیم می گذارند و مدیریت منابع رسوبی متمرکز در سواحل راهکاری مطمئن برای کاهش میزان فرسایش و استفاده از منابع ماسه ای در سواحل آسیب دیده است.

امروزه فرسایش خاک به عنوان یکی از مباحث مهم مدیریت حوضه های آبریز در سطح ملی و جهانی مطرح می باشد. در این پژوهش به منظور شناسایی توزیع مکانی فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه ی آبریز سراب سیکان از معادله ی جهانی اصلاح شده هدر رفت خاک استفاده شده است. با استفاده از داده های بارندگی 17 ساله (1397-1380)، اطلاعات خاک شناسی و مدل رقومی ارتفاعی با تفکیک 10 متری هر یک از فاکتورهای فرسایندگی (R)، فرسایش پذیری (K)، شیب و طول شیب (LS) و حفاظت خاک (P) در محیط ArcGIS تهیه شدند. از سنجنده ی ماهواره سنتینل 2 نیز جهت استخراج و تهیه فاکتور پوشش گیاهی حوضه (C) در محیط نرم افزارENVI 5.3  استفاده شد. در نهایت با ترکیب این فاکتورها در محیط نرم افزار ArcGIS مقدار فرسایش حوضه محاسبه گردید سپس با روش های مختلف نسبت تحویل رسوب (SDR) میزان رسوب تولید شده در حوضه به دست آمد. نتایج نشان داد که مقدار فرسایش در سطح حوضه از 003/0 تا 4/248 تن در هکتار در سال در سطح پیکسل متغیر بوده و میانگین هدر رفت خاک در حوضه 3/22 تن در هکتار در سال می باشد. در بین فاکتورهای مدل، فاکتور LS با ضریب همبستگی 92/0=R2 بیش ترین تأثیرگذاری در فرسایش خاک را نشان داد. همچنین مقدار نسبت SDR با روش های مختلف بین 12/0 تا 36/0 محاسبه گردید که پس از تلفیق با نقشه فرسایش، بار رسوب حوضه محاسبه شد. میانگین بار رسوب با روش بویس 8/2 تن در هکتار در سال می باشد که نسبت به روش های دیگر به مقدار رسوب ایستگاه (65/1 تن در هکتار در سال)  نزدیک تر می باشد. 

   رودخانه ها سیستم های پویا هستند که مرزهای جانبی و مشخصات مورفولوژیکی آنها در طول زمان و به طور پیوسته در حال تغییر است. این ناپایداری و تغییرات تحت تأثیر فرسایش پذیری مسیر رود و به تبع آن تغییریافتن الگوهای رودخانه ای ایجاد می شود. محدوده مورد مطالعه این تحقیق رودخانه گرمی چای واقع در استان آذربایجان شرقی است. هدف این تحقیق بررسی انواع الگوهای جریان رودخانه و تعیین فرسایش پذیری مسیر جریان است. جهت رسیدن به این هدف از تصاویر ماهواره ای لندست، مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، نقشه های زمین شناسی، کاربری اراضی و پوشش گیاهی و جهت تعیین الگوی رودخانه و عوامل مؤثر بر آن از شاخص های ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی و تحلیل نیم رخ طولی استفاده شد. در مرحله بعد، با روی هم گذاری لایه های مؤثر در فرسایش پذیری رودخانه، کلاس های فرسایش پذیری رودخانه را در پنچ کلاس تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان داد که الگوی رودخانه پیچان رودی است. تحلیل نیمرخ طولی نشان داد که تغییر حالتی در پروفیل طولی دیده نمی شود و این تغییرات، حالت بهنجار دارد که گویای روند منظم و مشخص در عوامل تأثیرگذار بر فعالیت های مورفولوژیکی رودخانه است. علاوه بر این، نتایج نشان داد که مناطق فرسایش پذیری متوسط تا زیاد و زیاد، عمدتاً منطبق بر مناطقی که دارای تشکیلات حساس به فرسایش (عمدتاً رسوبات کواترنری)، فاقد پوشش گیاهی مناسب و متراکم هستند و باعث ایجاد حرکات دامنه ای به بستر رودخانه می شوند.