مدل RUSLE

افزایش هدر رفت منابع خاک در حوزه های آبخیز یک چالش مداوم است که با افزایش جمعیت و فشار وارده بر منابع طبیعی و کشت و کارهای ناپایدار در خاک ها و اراضی شیبدار، موجب کاهش تولید در اراضی گشته و همچنین کاهش روزانه نسبت اراضی به جمعیت ساکن باعث فشار بیشتر بر اراضی و منابع طبیعی شده است.حوزه ی آبخیز لاور فین در 60 کیلومتری شهر بندرعباس در استان هرمزگان قرار دارد و مساحت آن 91/7334 هکتار می باشد. پیش بینی فرسایش خاک همواره یکی از شایع ترین و متداول ترین روشها در مدیریت منابع طبیعی به جهت کنترل بهره وری خاک در داخل حوزه و تخمین میزان رسوب و کیفیت آب در خارج از حوزه می باشد.مدل RUSLE یک مدل برآورد میزان فرسایش در واحد سطح است که با 6 فاکتور فرسایشیR، K، L، S، CوP رابطه دارد که بترتیب از داده های درازمدت بارندگی، نقشه خاک منطقه، مدل رقومی ارتفاع و سنجش از دور بدست می آیند.بررسی نقشه خطر فرسایش خاک نشان می دهد که میزان خطر فرسایش خاک در سطح حوزه از صفر تا 7115 بر حسب تن در هکتار در سال متغیر است. مطابق با این نقشه، مناطق با خطر فرسایش خیلی زیاد شامل مناطقی در قسمت های میانی حوزه می باشد کهدارای شیب تند و فرسایش گالی هستند. میانگین بار رسوب سالیانه در این حوزه 6/9 تن در هکتار در سال برآورد شد. نتایج این مقاله نشان داد که با تلفیق GIS، RS و استفاده از مدل RUSLE در مناطق کشاورزی می توان مقادیر فرسایش خاک و بار رسوب را برآورد کرد و از نتایج آن برای مدیریت فرسایش استفاده نمود.

فرسایش خاک، نه تنها سبب فقیر شدن خاک و متروک شدن مزارع می گردد و از این راه، خسارت های جبران ناپذیری بر جای می گذارد؛ بلکه با رسوب گذاری در آبراهه ها، مخازن سدها و بنادر و کاهش ظرفیت آبگیری آن ها، زیان های فراوانی را موجب می گردد. پیش بینی فرسایش خاک ، همواره یکی از متداول ترین روش ها در مدیریت منابع طبیعی به جهت کنترل بهره وری خاک در داخل حوضه و تخمین میزان رسوب و کیفیت آب در خارج از حوضه است. در این پژوهش به بررسی میزان فرسایش خاک دشت مرودشت با استفاده از مدل تجَربی RUSLE در محیط (GIS) که شامل عامل فرسایندگی باران، عامل فرسایش پذیری خاک، عامل توپوگرافی و پوشش گیاهی می باشد، پرداخته شده است. در این تحقیق از اسناد و مدارک مختلف ازجمله نقشه های1:50000 توپوگرافی،1:100000 زمین شناسی،خاک شناسی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، آمارهای مختلف مربوط به ایستگاه های باران سنجی و مدل ارتفاعی رقومی (DEM) به عنوان ابزار تحقیق مورداستفاده قرار گرفت. بررسی نقشه خطر فرسایش خاک نشان می دهد که میزان خطر فرسایش خاک در سطح دشت از صفر تا 50 برحسب تن در هکتار در سال متغیر است. مطابق با این نقشه، بیش ترین قسمت منطقه موردمطالعه، جزء طبقه فرسایشی خیلی کم تا کم قرار داشت که به طور عمده این کلاس ها در مرکز دشت واقع شده بودند. بیش ترین مناطق تحت خطر فرسایش بالا تا شدید، در مناطق با شیب زیاد دشت قرار داشتند.

فرسایش و هدررفت خاک امروزه به یکی از معضلات مهم زیست محیطی بشر تبدیل شده است. بنابراین، اجرای عملیات اصلاح و احیا برای کاهش آن ضروری است. هدف از این تحقیق برآورد میزان فرسایش خاک و سپس شبیه سازی اثر عملیات اصلاح و احیای مراتع بر میزان هدررفت خاک در منطقة لار استان مازندران است. نخست به مکان یابی طرح های اصلاح و احیای مناسب برای منطقه اقدام شد. سپس، با استفاده از معادلة تجدیدنظرشدة جهانی هدررفت خاک نقشة خطر فرسایش منطقه تهیه شد. سرانجام، با استفاده از این مدل، تغییرات فرسایش بعد از اجرای عملیات اصلاح و احیای فوق پیش بینی شد. میانگین بار رسوب سالیانه در منطقة مورد مطالعه 52 تن در هکتار در سال محاسبه شد. همچنین، مساحت اراضی ای که بایست در آن ها عملیات اصلاح و احیا انجام شود به ترتیب شامل 378 هکتار بذرکاری، 246 هکتار میان کاری، و 176 هکتار کپه کاری است. نتایج شبیه سازی پس از عملیات یادشده نشان داد که فاکتور های P و C به ترتیب به 8 /0 و 31 /0 خواهد رسید. بنابراین، میزان متوسط فرسایش بعد از عملیات اصلاح و احیا نیز به 34 تن در هکتار در سال کاهش خواهد یافت که معادل کاهش 34 درصدی میزان فرسایش است.

اهداف: در این پژوهش به بررسی میزان فرسایش خاک و بار رسوب حوضه آبریز قلعه-چای با استفاده از مدل تجربی RUSLE در محیط (GIS) پرداخته شده است. روش: برای دست یافتن به هدف تحقیق، از مدل تجربی RUSLE در محیط GIS که شامل عامل فرسایندگی باران، عامل فرسایش پذیری خاک، عامل توپوگرافی و پوشش گیاهی است، استفاده شد و اسناد و مدارک مختلفی، ازجمله نقشه های توپوگرافی، زمین-شناسی، خاک شناسی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، آمارهای مختلف مربوط به ایستگاه-های باران سنجی و مدل ارتفاعی رقومی به عنوان ابزار تحقیق مورداستفاده قرار گرفت. یافته ها/ نتایج: نتایج و رسوب کلّ برآورد شده در روش USDA، قابلیت تلفیق مدل RUSLE و GIS را در برآورد میزان فرسایش و بارِ رسوب نشان می دهد. نتیجه گیری: بررسی نقشه خطر فرسایش خاک نشان می دهد که میزان خطر فرسایش خاک در سطح دشت، از صفر تا ۲۲۵/۲ برحسب تن در هکتار در سال متغیّر است و منطقه موردمطالعه، جزو طبقه فرسایشی خیلی کم تا کم قرار داشت و حداکثر بار رسوب ۶۴/۰ تن در هکتار در سال برآورد شد.

فرسایش خاک یکی از ریسک های اصلی تهدیدکننده منابع آب و خاک در ایران است که رابطه ای قوی با نوع پوشش و کاربری زمین دارد. در این پژوهش بوسیله مدل RUSLE با بهره گیری از تصاویر سنجنده های TM ، ETM و OLI ماهواره لندست در یک بازه 30 ساله برای سه سال 1985 ، 2000و 2015 تاثیر تغییرات پوشش زمین بر پتانسیل فرسایش خاک در حوضه آبخیز قره سو مورد بررسی قرار گرفت . نتایج تغییرات پوشش زمین نشان دهنده کاهش پوشش های جنگل متراکم، جنگل با تراکم کم و باغ و مرتع در برابر افزایش سطوح کشاورزی، زمین های بدون پوشش و سکونتگاه های انسانی در طی بازه سی ساله است. همچنین نتایج مدل RUSLE سیر افزایشی پتانسیل فرسایش خاک درحوضه آبخیز قره سو را نشان می دهد، هرچند که در نواحی جلگه ای با کاربری کشاورزی روندی معکوس با روند کلی در نتیجه اصلاح و تغییر الگوی کشت و رشد کشاورزی آبی دیده می شود. میانگین پتانسیل فرسایش خاک برآورد شده درحوضه قره سو برای 1985 ، 2000و 2015 به ترتیب 102.02، 103.11و 103.76 تن در هکتار در سال است. همچنین در کلاس های بیش از 100 (تن در سال در هکتار) یا طبقات با پتانسیل خیلی زیاد و بحرانی این مقدار از 43.8 درصد به 45.5 درصد از مساحت حوضه در سال 2015 افزایش یافته است. این روند افزایشی در سطح زیر حوضه ها نیز مورد آزمون قرار گرفت و در اکثر آنها پتانسیل فرسایش خاک بر اساس روند تغییرات کاربری زمین رو به افزایش است.

نوع و شدت فرسایش خاک در یک منطقه، تابع شرایط اقلیمی، پستی وبلندی 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. در این پژوهش با استفاده از معادله جهانی فرسایش خاک و با بهره گیری از تصاویر ماهواره ای سنتینل 2، میزان فرسایش خاک در کاربری های مختلف حوضه آبریز سیکان برآورد گردید. ابتدا هر یک از لایه های R (عامل فرسایندگی بارندگی)، K (عامل فرسایش پذیری)، LS (عامل توپوگرافی) و P (عامل حفاظت خاک) و تحلیل های مرتبط با آن در نرم افزار Arc GIS تهیه شدند. از تصاویر سنجنده ماهواره Sentinel 2 نیز جهت تهیه عامل پوشش گیاهی (C) و کاربری های اراضی حوضه در محیط ENVI 5.3 استفاده گردید. نتایج نشان داد میزان کل فرسایش در حوضه برابر با 12811004 تن در سال و میانگین فرسایش برابر 62/17 تن در هکتار در سال است. در بین کاربری ها، مراتع متوسط با میانگین فرسایش 98/27 تن در هکتار در سال بیشترین و مناطق کشاورزی آبی و مسکونی به ترتیب با میانگین فرسایش 43/0 و 44/0 تن در هکتار در سال کمترین فرسایش را نشان دادند. در بین عوامل تأثیر گذار در هدر رفت خاک حوضه، عامل LS با همبستگی 9/0= r بیشترین سهم به خود اختصاص داد. بر اساس طبقه بندی هدر رفت خاک، 42 درصد از حوضه با مقادیر بالاتر از 16 تن در هکتار در سال در وضعیت شدیدی از لحاظ هدر رفت خاک قرار دارند که اجرای عملیات های حفاظت خاک و آبخیزداری به منظور جلوگیری از تخریب خاک و تقویت پوشش گیاهی به ویژه در بالادست حوضه بیش از پیش ضرورت و اهمیت می یابد.

فرسایش خاک و تولید رسوب یک محدودیت عمده در استفاده از منابع آب و خاک است، بنابراین فرآیندهای حاکم بر رفتار آنها برای درک بهتر سیستم های آبخیزداری و تبیین شیوه های مدیریت مناسب ضروری است. در این مطالعه به بررسی پتانسیل فرسایش آبی با استفاده از مدل تجدید نظر شده ی جهانی فرسایش خاک (RUSLE) در حوضه آبخیز علامرودشت در جنوب استان فارس که یکی از حوضه ها ی تحث تاثیر شدید انواع فرسایش های آبی (ورقه ای، شیاری و خندقی) پرداخته است. لایه های ورودی این مدل عبارتند از عامل فرسایندگی بارش (R) ، عامل فرسایش پذیری خاک (K)، شاخص توپوگرافی (LS) عامل پوشش (C) و عامل عملیات مدیریتی(P) تهیه شد. نتایج نشان داد، که 44/54 درصد حوضه مورد مطالعه، در طبقه فرسایش خیلی زیاد (بیش از 60در هکتار در سال) قرار دارد که بیشتر در نواحی شمال شرق، شرق و بخش هایی از نواحی مرکزی حوضه را در برمی گیرد، در حالی که 22/32 درصد از کل مساحت حوضه در کلاس فرسایش کمتر از 20 تن در هکتار در سال می باشد، که این مناطق بیشتر در نواحی کم شیب و مرکزی حوضه مورد مطالعه واقع شده اند. در انتها با توجه به ضعف این مدل در تخمین کم میزان فرسایش در مناطق دارای فرسایش خندقی، اقدام به تهیه نقشه تراکم خندقی با استفاده از تابع تراکم کرنل (Kernel Density) در محیط GIS گردید. در نهایت این نقشه با نقشه پهنه بندی پتانسیل فرسایش آبی تلفیق گردید.

فرسایش خاک از جمله تهدیدات زیست محیطی جدی است که می تواند بر جنبه های سیاسی، اجتماعی و اقتصادی کشورها تأثیر بگذارد. یکی از مدل های تجربی پرکاربرد برای تخمین میزان فرسایش خاک معادله جهانی فرسایش خاک اصلاح شده موسوم به مدل RUSLE می باشد. هدف از این پژوهش تجزیه و تحلیل و پهنه بندی میزان فرسایش خاک و ارتباط آن با شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی حوضه آبریز خیاوچای مشکین شهر می باشد. فاکتورهای مدل RUSLE شامل فرسایندگی باران (R)، فرسایش پذیری خاک (K)، توپوگرافی (LS)، پوشش گیاهی (C) و عملیات حفاظتی (P) است که به ترتیب عامل فرسایندگی باران با استفاده از داده های بارندگی، لایه بافت خاک، مدل رقومی ارتفاعی و کاربری اراضی می باشد در محیط سامانه اطلاعات مکانی (GIS) تهیه شده اند و پس از روی هم گذاری لایه ها، مقدار فرسایش سالانه خاک بین 0 تا 54/150 تن بر هکتار در سال در سطح حوضه برآورد شد. در گام بعد شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی که در رخداد فرسایش خاک موثر هستند شامل شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص توان آبراهه (SPI)، شاخص انحناء دامنه (Curvatore)، شاخص انحناء مقطع (Profil Curvatore)، شاخص انحناء سطح (Plan Curvatore) و شاخص پوشش گیاهی عادی (NDVI) در محیط ArcMap ایجاد و نقشه های پهنه بندی تهیه شدند. نتایج این پژوهش همچنین نشان داد عامل توپوگرافی با ضریب همبستگی 92/0 درصد بیش ترین تاثیر را در برآورد فرسایش سالانه خاک توسط مدل RUSLE داشته است. در بررسی دیگر ارتباط بین شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی با میزان فرسایش سالانه خاک انجام گرفت و نتایج نشان داد که شاخص های تفاضل پوشش گیاهی نرمال شده و انحناء مقطع به ترتیب با ضریب همبستگی 57/0 و 05/0 نسبت به شاخص های دیگر به ترتیب بیش ترین و کم ترین تاثیرگذاری را دارا می باشند. نتایج این پژوهش امکان تلفیق شاخص های موثر هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی بر فرسایش و نیز امکان استفاده از سایر شاخص های موثر و قابلیت های RS و GIS را جهت تخمین کمی مقادیر فرسایش خاک را تایید می نماید.

تحقیق حاضر با هدف برآورد فرسایش خاک در حوزه آبخیز سد مخزنی در حال احداث تنگ سرخ با مساحت 39 هزار هکتار در شرق و جنوب شرقی شهرستان بویراحمد در استان کهگیلویه و بویراحمد با استفاده از مدل RUSLE و قابلیت های سنجش از دور و سیستم اطلاعات مکانی به منظور برنامه ریزی اقدامات حفاظتی در حوزه آبخیز سد انجام شده است. لایه پارامترهای مدل RUSLE شامل فرسایندگی باران، فرسایش پذیری خاک، شیب و طول دامنه، مدیریت پوشش گیاهی و عملیات حفاظت خاک به ترتیب با استفاده از داده های بارندگی، ویژگی های فیزیکی و شیمایی خاک، مدل رقومی ارتفاع و کاربری اراضی در محیط سامانه اطلاعات مکانی تهیه شده اند و پس از رویهم گذاری لایه ها، مقدار فرسایش به صورت مکانی در سطح حوزه برآورد شد. مقدار عامل فرسایندگی باران از 62/179 تا 74/327 مگا ژول در میلی متر بر هکتار ساعت سال (MJ mm ha−1 h−1 year−1) بود. عامل فرسایش پذیری خاک از 08/0 تا 46/0 تن هکتار ساعت بر هکتار مگاژول میلی متر (t ha h ha−1 MJ−1 mm−1) بود. کمترین و بیشترین مقدار عامل شیب و طول دامنه به ترتیب 08/0 و 42/12 بود. بیشترین و کمترین مقدار عامل مدیریت پوشش گیاهی به ترتیب 33/0 و 54/0 بود. بیشترین و کمترین مقدار عامل عملیات حفاظت خاک به ترتیب 5/0 و 1 بود. حدود 80 درصد منطقه مورد مطالعه دارای میزان فرسایش 35 تن در هکتار در سال است که بیشترین مقدار آن در قسمت های غربی و شمال شرقی است که آن هم ناشی از مقدار زیاد فرسایندگی باران و فرسایش پذیری خاک در این منطقه است.

هدف پژوهش حاضر، برآورد میزان فرسایش خاک و بررسی نقش لندفرم ها و واحدهای لیتولوژی در فرسایش خاک حوضه آبریز زنوزچای شهرستان مرند می باشد. در این پژوهش برای برآورد میزان فرسایش خاک از مدل جهانی اصلاح شده هدررفت خاک (RUSLE)، سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) و سنجش از دور (RS) استفاده شد. برای اجرای مدل عوامل فرسایندگی باران (R)، فرسایش پذیری خاک (K)، توپوگرافی (LS)، حفاظت خاک (P) و مدیریت پوشش گیاهی (C) در محیط Arc GIS محاسبه و سپس نقشه فرسایش خاک در 5 کلاس خطر (بسیار کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد) ترسیم شد. برای طبقه بندی و ترسیم نقشه لندفرم ها نیز از شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI) استفاده شد. سپس نقش لندفرم ها و واحدهای لیتولوژی مختلف در ارتباط با نرخ فرسایش خاک و با تلفیق نقشه های مربوطه بررسی شدند. نتایج اجرای مدل نشان داد که متوسط فرسایش خاک 1/71 تن در هکتار در سال است. نتایج نقشه فرسایش نشان داد که بخش عمده ای از حوضه (67/07درصد) جزء طبقه فرسایشی خیلی کم و 2/37 درصد آن در طبقه فرسایشی خیلی زیاد و زیاد قرار دارند. با تلفیق نقشه لندفرم ها و فرسایش خاک معلوم شد که بیشترین فرسایش در مجموع به دره ها و بریدگی های واقع بر ارتفاعات و دامنه ها و سپس ستیغ های مرتفع و قله کوه ها اختصاص دارد. در حوضه زنوزچای، فرسایش خاک بیشتر بر روی نهشته های تیپ فلیش، کنگلومرای قرمز و خاکستری با میان لایه های مارنی و پادگانه های آبرفتی می باشد. ضریب همبستگی بین عوامل مدل (RUSLE) و فرسایش خاک نشان داد عامل توپوگرافی (LS) بیشترین اثرگذاری را در محاسبه میزان فرسایش حوضه زنوزچای دارد.