فرسایش و رسوب

در حوضة آبریز میدان جیق، شرایط خاص زمین شناسی، آب و هوایی، هیدرولوژیک، پوشش گیاهی و ویژگی های ژئومرفولوژیک باعث بروز فرسایش در اشکال مختلف شده اند. از مهم ترین عوامل مؤثر در بروز فرسایش در این حوضه شرایط خاص زمین شناسی آن می باشد. حوضة آبریز میدان جیق به وسیلة رسوبات سست و دانه ریز لس پوشانیده شده است که دارای حساسیت بالایی نسبت به فرسایش و به خصوص فرسایش آبی می باشد؛ به طوری که می توان اشکال مختلف فرسایش آبی را در همه جای این حوضه مشاهده کرد. در این تحقیق برای برآورد میزان فرسایش و رسوب از مدل پسیاک در قالب رخساره های ژئومرفولوژی (واحد کار) استفاده شده است. با استفاده از نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و عکس های هوایی به همراه بازدید های میدانی، حوضة مورد مطالعه به سه واحد ژئومرفولوژی کوهستان، تپه ماهور و فلات ها و تراس های فوقانی تقسیم شد و سپس رخساره های ژئومرفولوژی براساس همگنی در توپوگرافی، سنگ و واکنش فرسایشی در سطح نیمه تفضیلی و مقیاس 1:50000 تفکیک شد و پارامترهای مورد نیاز مدل در هر رخساره به صورت لایه های اطلاعاتی تهیه و وارد مدل گردید و میزان فرسایش و رسوب در هر رخساره مشخص شد. نتیجة مطالعات نشان می دهد که واحد تپه ماهورهای لسی دارای بیشترین میزان فرسایش و رسوب در واحد سطح و نوع غالب فرسایش در آن فرسایش آبراهه ای است.

نحوه استفاده و نوع کاربری اراضی از عوامل تاثیرگذار بر افزایش میزان فرسایش خاک و کاهش درآمدهای حاصل از اراضی است و با تعیین کاربری مناسب برای اراضی می توان به توسعه پایدار دست یافت. تحقیق حاضر با هدف بهینه سازی کاربری اراضی حوضه زارم رود در مازندران و به منظور کاهش میزان فرسایش خاک صورت گرفته است. برای برآورد میزان فرسایش در سطح حوضه از مدل EPM در محیط GIS استفاده شده است. در این مدل با امتیازدهی به عوامل لیتولوژی، شیب زمین، کاربری اراضی و وضعیت فرسایش، شرایط حوضه شبیه سازی می شود. بنابراین، در صورت تغییر کاربری اراضی، تنها امتیاز عامل کاربری در مدل تغییر خواهد کرد و در نتیجه می توان تاثیر تغییر کاربری اراضی را در میزان فرسایش و رسوب بررسی نمود. سه مدل EPM برای حوضه زارم رود تنها با اختلاف در امتیاز کاربری اراضی برای مزارع و باغ ها (مکان های با امکان تغییر کاربری و نوع کشت) در محیط GIS تهیه و نحوه فرسایش به صورت کیفی و کمی برای این سه مدل مقایسه شد. نتایج حاصله بیانگر آن است که با تغییر کاربری اراضی، بخصوص دیمزارها و باغ ها می توان شدت فرسایش و میزان آن را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد. از طرفی، درآمدها و هزینه های هر یک از کاربری های موجود در سطح حوضه بررسی و کاربری با حداکثر درآمد و حداقل فرسایش، انتخاب گردید.

امروزه تخریب محیط زیست یکی از مشکلات جوامع انسانی ناشی از مدیریت نامناسب در حوضه­های آبخیز است. بهینه سازی کاربری اراضی یکی از استراتژی­های مناسب برای دستیابی به توسعه پایدار و کاهش هدر رفت منابع است. تحقیق حاضر در حوضه آبخیز سد چم گردلان استان ایلام با مساحت 46822 هکتار و به منظور تعیین مناسب­ترین ترکیب کاربری اراضی شامل باغ، کشت آبی، کشت دیم، مرتع و جنگل جهت کمینه سازی فرسایش خاک و رسوب صورت گرفت. با توجه به اهداف مورد نظر در این تحقیق، ابتدا نقشه­های توپوگرافی، زمین شناسی، شیب، جهت، طبقات ارتفاعی، زمین شناسی و غیره با استفاده از نرم افزار GIS تهیه شد. سپس از روی هم گذاری دو به دوی نقشه طبقات ارتفاعی با جهت و زمین شناسی با شیب، دو نقشه اولیه تهیه و از روی هم گذاری دو نقشه اولیه، نقشه پایه با 190 واحد همگن به دست آمد. سپس، نخست با استفاده از مدل EPM مقدار فرسایش و رسوب ویژه در حوضه مورد مطالعه در محیط GIS محاسبه شد و نقشه شدت فرسایش ترسیم گردید. بالاخره، برای بررسی تأثیر بهره برداری مناسب از اراضی در کاهش میزان فرسایش و رسوب در مدل EPM، اقدام به بهینه سازی کاربری اراضی از طریق ارزیابی و آمایش سرزمین گردید. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که اعمال مدیریت مناسب و آمایش می­تواند به طور کلی میزان فرسایش و رسوب حوضه آبخیز را حدود 401276 تن در سال (حدود 54%) کاهش دهد. بنابراین، چنانچه کاربری­های مناسب و سازگار با شرایط طبیعی و محیطی و با هدف استفاده بهینه از طبیعت ارائه و انتخاب شوند، فرسایش در آبخیز مورد مطالعه و در نهایت رسوب تولید شده در حوضه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

درمیان فرایند های تخریب زمین، فرسایش خاک مهم ترین تهدید برای منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک بحساب می آید. این تحقیق در حوضه آبریز شیرین دره، منطقه ای نیمه خشک در شمال شرقی ایران، برای ارزیابی روش پتانسیل فرسایش (EPM) و روش هیدروفیزیکی (CSY) در تولید نقشه های پتانسیل فرسایش و بار رسوب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) انجام شد. داده هایی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند از نقشه های توپوگرافی، عکس های لندست ETM+، عکس های هوایی و داده های هواشناسی بدست آمده اند. سنجش فرسایش در روش EPM و CSY از طریق فاکتور های طبقه بندی شده انجام شد. در انتها مشخص شد بیشتر مناطق دارای پتانسیل فرسایش زیاد و بسیار زیاد دارای سازنده های زمین شناسی مثل: سرچشمه (Ksr)، سنگانه (Ksn) و رسوبات کواترنری (Q) هستند. همچنین نتایج نشان داد که بیشتر بار رسوب حوضه آبریز شیرین دره مربوط به بخش شرقی است. پیشنهاد می شود که عملیات آبخیزداری و حفاظت خاک در مناطق شرقی حوضه آبریز شیرین دره اجرا گردد.

برآورد تولید رسوب حوضه های آبخیز، یک امر مهم در طراحی سازه های آبی، مسائل زیست محیطی و کیفیت آب رودخانه ها است. یکی از متداول ترین روش ها برای برآورد میزان رسوب، روش های تجربی است. با توجه به عدم قطعیت ارتباط بین تولید رسوب و عوامل مؤثر بر آن، روابط تجربی ارائه شده در این زمینه کارایی چندانی در این امر ندارند. این پژوهش به مدل سازی بار رسوب یکی از زیر حوضه های (زیرحوضه 2) حوضه آبخیز زاینده رود علیا پرداخته است. روش آن از نوع توصیفی تحلیلی مبتنی بر روش های آماری، میدانی و کتابخانه ای است؛ بدین گونه که ابتدا منطقه به واحدهای همگن ژئومورفولوژی بخش شد، سپس نمونه برداری خاک از عمق 30-15 سانتی متری انجام گرفت و عوامل فیزیکی و شیمیایی خاک در هر واحد همگن، تعیین و مدل سازی بار رسوب با استفاده از مدل رگرسیون کمترین مربعات فازی انجام گرفت. نتایج نشان داد که رسوب برآورد شده کل زیرحوضه با روش رگرسیون کمترین مربعات فازی سالانه 625/2 تن در هکتار است که واحد همگن 10 حساس ترین واحد همگن به فرسایش و تولید رسوب است. همچنین نسبت نیکویی برازش بین رسوب برآوردی مدل مذکور و رسوب مشاهده ای 73/0 است.

با توجه به اهمیت منابع آبی در مناطق خشک و نیمه خشک، و همچنین مشکلات مربوط به فرسایش و رسوب، تبیین شیوه های مدیریتی مناسب ضروری است. فرسایش خاک و تولید رسوب ازجمله محدودیت های اساسی در استفاده از منابع آب وخاک به شمار می رود،. این تحقیق در حوضه گوجان چال نمد از زیر حوضه های زاینده رود اجرا گردید. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی مدل های WEPP و MPSIACدر برآورد فرسایش و رسوب می باشد. در این تحقیق ابتدا کلیه عوامل موردنیاز در هر دو مدل، به ترتیب پس از ساختن فایل های مربوط به پارامترها، و تعیین امتیاز 9 عامل مؤثر در هر واحد کاری، جمع آوری، و در صورت نیاز اندازه گیری، و نهایتاً میزان رسوب ویژه برآورد گردید. خروجی هر دو مدل نشان داد که مقدار رسوب برآورد شده توسط مدل های WEPP و MPSIAC به ترتیب 14/4 و 1/9 تن در هکتار در سال می باشد. با در دست داشتن مقدار رسوب مشاهده ای( 27/5 تن در هکتار در سال) و مقایسه آن با مقدار رسوب برآورد شده توسط دو مدل فوق، و انجام آنالیزهای آماری، نتایج نشان داد که مدل WEPP با داشتن 21 درصد خطای نسبی در برآورد رسوب، دارای خطای کمتر و مدل MPSIAC با 72 درصد خطای نسبی در برآورد رسوب، دارای خطای بیش برآوردی می باشد. به طورکلی نتایج نشان داد که مدل WEPP کارایی بهتری نسبت به مدل MPSIAC در برآورد رسوب منطقه موردمطالعه دارد.

ارزیابی پروژه های اجرا شده آبخیزداری و ارائه دورنمایی از نتایج عملکرد آن ها، اطلاعات مناسبی را برای برنامه ریزی بلندمدت در اختیار مدیران و تصمیم گیران قرار می دهد. امروزه با استفاده از نرم افزارهای توانمند سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی می توان محاسبات لازم را با دقت و سرعت بیشتری انجام داد. هدف از این تحقیق، ارزیابی اثرات طرح های آبخیزداری اجراشده در حوزه آبخیز ریمله بااستفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور از نظر فرسایش و رسوب و رواناب بوده است. جهت پیش بینی فرسایش قبل از اجرای طرح های آبخیزداری و بعد از اجرای آن ها، از مدل EPM استفاده شد. از روش شماره منحنی انجمن حفاظت خاک امریکا (SCS) برای محاسبه رواناب قبل از اجرای طرح های مدیریتی آبخیز و بعد از اجرا استفاده شد. ضریب CN برای دو کاربری تهیه شده در سال ۱۳۷۰ و فعلی محاسبه شد. آزمون t زوجی به منظور بررسی تفاوت آماری اختلاف رواناب تولیدی و میزان فرسایش و رسوب قبل و بعد از اجرای طرح های آبخیزداری استفاده شد. میزان فرسایش و رسوب کل سالیانه در شرایط کنونی نسبت به قبل از اجرای طرح های حفاظتی آبخیزداری به ترتیب به طور متوسط حدود ۶۷۹۳ مترمکعب و ۵۷۱۲ تن کاهش یافته اند. مقدار تفاوت حجم رواناب سالیانه بین قبل از اجرای طرح ها و شرایط کنونی به طور متوسط حدود 15256 مترمکعب می باشد. نتایج آزمون t زوجی نشان داد که اقدامات حفاظتی آبخیزداری انجام شده در حوضه ریمله توانسته اند اختلاف معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی را ایجاد کنند و نتیجه گیری کلی اینکه این اقدامات اثر مثبت معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی داشته اند.

فرسایش و به تبع آن تولید رسوب باعث هدر رفت هر ساله هزاران تن از اراضی حاصلخیز کشور است. لذا لازم است که حوزه های تولید رسوب با شدت و میزان آن شناسایی شوند تا بتوان اقدام به طرح های آبخیزداری در این مناطق نمود. هدف از این تحقیق مقایسه دو مدل EPM و MPSIAC در برآورد فرسایش و رسوب حوزه آدینه مسجد از زیر حوزه های حوزه آبخیز کمال صالح واقع در جنوب غربی استان مرکزی با مساحت 15/11374 هکتار می باشد. بخشی از اطلاعات اولیه مورد نیاز مانند ویژگی های طبیعی و مورفولوژی حوزه از طریق مطالعات آبخیزداری و سایر اطلاعات از طریق پردازش تصاویر رقومی و مشاهدات و تهیه نقشه های مورد نیاز با استفاده از امکانات GIS برای تهیه فاکتورهای مورد نیاز مدل های EPM و MPSIAC به دست آمد. در مدل MPSIAC، میزان رسوب ویژه 713/112 (M3/Km2/year) و فرسایش ویژه 71/375 (M3/Km2/year) محاسبه شد، در مدل EPM میزان رسوب ویژه 95/213 (M3/Km2/year) و فرسایش ویژه 86/395 (M3/Km2/year) محاسبه شد. نتایج حاکی از این است که اگرچه دو مدل برای برآورد فرسایش و رسوب انطباق نسبی با هم دارند لکن نتایج حاصل از مدل MPSIAC با توجه به اینکه گستره ی بیشتری از عوامل دخیل را مورد ارزیابی قرار می دهد دارای کارایی بهتری نسبت به مدل EPM می باشد. بهرحال با توجه به فاصله نه چندان زیاد فرسایش برآوردی دو مدل، در صورتی که داده های مدل MPSIAC موجود نباشد، می توان از مدل EPM با داده های با سهولت دستیابی بیشتر استفاده کرد.

نوع و شدت فرسایش خاک در یک منطقه، تابع شرایط اقلیمی، پستی و بلندی زمین، خاک و کاربری اراضی است که در این میان، اهمیت کاربری اراضی به دلیل نقش مؤثر انسان بر آن نسبت به دیگر عوامل زیادتر است. هدف پژوهش حاضر، بررسی روند تغییرات کاربری اراضی/ پوشش گیاهی و تأثیر آن بر فرسایش و رسوب، با استفاده از تصاویر ماهواره ای سال های 1366، 1389 و 1398 لندست و مدل EPMدر حوضه کال آجی استان گلستان است. نقشه کاربری اراضی با استفاده از روش حداکثر احتمال تهیه گردید. برای ارزیابی صحت نتایج، از داده های آموزشی استفاده به عمل آمد. سپس مهم ترین روش های ارزیابی صحت، شامل دقت کل و ضریب کاپای طبقه بندی استخراج شد که برای سال های 1366، 1389 و 1398 به ترتیب، برای دقت کل 95، 98 و 95 و ضریب کاپا 93/0، 96/0 و 93/0 درصد بود. نقشه های پهنه بندی شدت فرسایش و رسوب با استفاده از نقشه های کاربری اراضی حاصل و عواملی چون شیب، لیتولوژی، خاک و بارش با استفاده از روش EPM انجام شد. نتایج نشان می دهد از مهم ترین عوامل مؤثر در افزایش فرسایش و رسوب در حوضه آبخیز کال آجی از بین رفتن پوشش گیاهی مرتعی و تبدیل آن به اراضی کشاورزی است؛ یعنی با تغییر کاربری بالطبع فرسایش و رسوب نیز افزایش یافته است. توسعه سطوح کاربری اراضی کشاورزی و کاهش سطوح مرتعی در بین سال های 1366 تا 1398 به میزان 83/16 درصد نسبت به سال 1366 است. این تغییرات نقش مهم تخریب مراتع و پوشش گیاهی حوضه آبخیز کال آجی در افزایش میزان رسوب خروجی نشان می دهد. بر اساس نتایج به دست آمده، مجموع مقادیر رسوب ویژه مربوط به بازه زمانی 1366 (4353 مترمکعب) بوده که این میزان در سال 1398 به 5164 مترمکعب افزایش داشته است که نشان از تغییرات کاربری اراضی رخ داده در حوضه است.

حوضه ی آبریز رودخانه ی گاوی واقع در جنوب غرب شهرستان ایلام با مساحت 460 کیلومتر مربع می باشد که وقوع انواع فرسایش در آن قابل ملاحظه بوده، لذا برآورد مقدار فرسایش و رسوب جهت طرح های حفاظت آب و خاک ضروری می نماید. روش تحقیق در این مطالعه مبتنی بر مطالعات کتابخانه ای، میدانی و استفاده از مدل های تجربی برآورد فرسایش و رسوب می باشد. در این تحقیق مدل تجربی MPSIAC، که بیشترین پارامترهای مؤثر در فرسایش و رسوب را در نظر می گیرد، به عنوان تکنیک منتخب مورد استفاده قرار گرفته و پارامترهای محیطی در قالب این روش مورد بررسی قرار گرفته اند و در نهایت نتایج حاصل با ایستگاه رسوب سنجی تنگه باجک مقایسه گردید. در این مقاله از نرم افزار GIS به منظور تهیه ی لایه های اطلاعاتی استفاده شده است. ن تایج این بررسی ها، بیانگر این است که  مدل MPSIAC در این حوضه به خوبی پاسخ می دهد، زیرا به عنوان نمونه مقدار رسوب برآورد شده در حوضه ی مورد مطالعه با مدل MPSIAC  20/453 تن رسوب در کیلومتر مربع در سال و رسوب برآورد شده در ایستگاه هیدرومتری تنگه ی باجک 23/461 تن در سال می باشد، همچنین مشاهده گردید میزان رسوب برآورد شده در این حوضه در کلاس فرسایشی 4 و از نظر طبقه بندی کیفی فرسایش در کلاس درجه ی زیاد قرار داشته و طبق تعریف این کلاس می توان گفت که در این حوضه جابجایی ذرات خاک به میزانی است که اجرای برنامه های حفاظت خاک و آب ضرورت و اولویت داشته و استفاده از اراضی محدودیت زیادی دارد.

در یک حوزه آبریز بین وقایع هیدرولوژیکی نظیر جریان های سیلابی با ساختار ژئومورفولوژیکی حاکم بر آن ارتباط منطقی وجود دارد. هدف این تحقیق محاسبه دبی اوج هیدروگراف و وضعیت انتقال و رسوب با استفاده از دو مدل GIUH و WinTR-55 در حوزه آبخیز سنقر از زیرحوزه های کرخه است . ابتدا حوزه به 8 زیر حوزه و چهار Reach تقسیم و سپس پارامترهای از قبیل مساحت، نسبت انشعاب، نسبت طول، سرعت جریان، عرض کف آبراهه، شیب آبراهه، جنس و طول مسیرجریان، ضریب زبری مانینگ، شیب کناره ها و مقاطع آبراهه، نوع جریانات، بارندگی 24 ساعته در هر زیر حوزه تعیین و مقادیر دبی اوج هیدروگراف محاسبه گردید. نتایج نشان داد که مقادیر دبی اوج محاسباتی توسط مدل GIUH به میزان 52/6 درصد بیشتر از مقادیر دبی اوج محاسباتی توسط مدل WinTR-55 می باشد. نتایج نشان داد که در زیرحوزه های S1 و S2 S6 و S8 بعلت کوهستانی بودن و افزایش شیب و سرعت جریان، ظرفیت انتقال رسوب بالا رفته و فرسایش فعال می باشد. در زیرحوزه های S3 و S4 و S5 S7 به دلیل شیب کم و کاهش سرعت جریان ظرفیت انتقال پایین و رسوبگذاری اتفاق افتاده است. همچنین مقادیر RMSE و R2 محاسبه شده برای هر دو مدل نشان داد که مدل WinTR-55 نسبت به مدل GIUH دقت و کارایی بالاتری در برآورد دبی اوج حوزه دارد.

تغییرات میزان فرسایش و رسوب حوضه یکی از مهمترین عواملی است که بر بخشهای مختلف زیست انسانی و حیات طبیعی تأثیر میگذارد و پیشبینی این تغییرات بصورت کمی، که عمدتاً تحت نوسانات دمایی و تغییر اقلیم در مناطق مختلف صورت میگیرد، جهت کنترل میزان فرسایش و رسوب در دورهی آتی ضروری هست. در تحقیق حاضر به بررسیو پیش بینی تغییرات فرسایش و رسوب در حوضه آبریز حاجیلر با استفاده از مدلهایGeoWEPP وSWAT اقدام گردید بر این اساس ابتدا با استفاده از دادههای وضع موجود ایستگاه سینوپتیک اهر و بهرهگیری از مدل SDSM به بررسیتغییرات دورهی آماری2424-2404 در سه سناریوی 6.RCP2-5.RCP4-5.RCP8 اقدام گردید، سپس شبیهسازی و پیشبینی تغییرات فرسایش و رسوب تحت تأثیر تغییرات اقلیمی با استفاده از مدلهای مطرح صورت گرفت. خروجیمدل SDSM حاکی از افزایش دما و کاهش بارندگی برای حوضه در افق 2404 اشد و بررسی نتایج شبیهسازی میزان رسوب مدلها نشان داد که در حوضه مورد مطالعه مدل GeoWEPP با انتخاب روش دامنه دارای سطح مناسبی در برآورد میزان رسوب نسبت به آمار مشاهدهای میباشد که مدل نهایی جهت پیشبینی میزان رسوب در دورهی مذکور حوضه انتخاب گردید. با استفاده از نتایج ریز مقیاس شده مدل گردش عمومی جو ، تغییرات رسوب در دورهیآماری2424-2404 تحت سه سناریو مطرح فوق، به ترتیب 21/1 ،05/0 ،20/2 -نسبت به دوره مشاهدهای برآورد گردید. آگاهی از روند تغییرات فرسایش و رسوب در حوضه آبریز حاجیلر منجر به کنترل مناسب رسوب و ایجاد اقدامات از پیش تعیین شده جهت حفاظت و بهرهبرداری از منابع طبیعی در دورههای آینده گردد.