نویسندگان
1 دانشیارگروه جغرافیای طبیعی- ژئومورفولوژی، دانشگاه شهید بهشتی تهران
2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد- ژئومورفولوژی، دانشگاه شهید بهشتی تهران
چکیده
تولید رسوب یکی از پیامدهای مهم فرسایش خاک است و در شکل‌های مختلف سبب اثرات درون و برون منطقهای می‌گردد. با توجه به اینکه هر ساله هزاران تن خاک حاصلخیز از اراضی مختلف کشور، در اثر فرسایش از دسترس خارج شده و با انباشت در مناطق رسوب گذاری، موجب بروز خسارات قابل ملاحظهای میشوند، بنابراین، لازم است مناطق تولید رسوب همراه با شدت و مقدار آن شناسایی شوند تا از این طریق علاوه بر تعیین مناطق بحرانی و رده‌بندی مناسب بتوان اقدام به برنامهریزی در قالب طرح‌های حفاظت خاک و یا آبخیزداری نمود. در این تحقیق با استفاده از سه مدل برآورد و پهنهبندی فرسایش و رسوب، شامل EPM ، BLM و Fargas با هدف شناسایی و معرفی مدل مناسب، اقدام به ارزیابی مدل‌ها در پهنهبندی فرسایش در حوضه آبخیز کهمان شده است. اعتبارسنجی مدل EPM نشان داد که این مدل برای این حوضه آبخیز مناسب نیست زیرا مقدار رسوب برآورد شده را بسیار بیشتر از مقدار واقعی نشان میدهد. براساس مدل EPM مقدار رسوب کل حوضه 6/181320 متر مکعب در سال برآورد شد. اما بر اساس اطلاعات ایستگاه هیدرومتری منطقه مورد مطالعه، مقدار رسوب واقعی حوضه 8/75416 متر مکعب در سال میباشد. با توجه به بازدیدهای صحرایی از منطقه فرسایش موجود با فرسایش بهدست آمده از مدل فارگاس نیز مطابقت ندارد اما مدل BLM با فرسایش منطقه مطابقت بیشتری دارد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Determining the Erosion in Kahman Drainage Basin Using EPM, BLM and Fargas Models
چکیده [English]
Abstract
Sediment yield is one of the important results of soil erosion, that causes on-side and off-site effect. Considering that each year thousands tons of soil from different lands of our country become out of access due to erosion and accumulation in sedimentation areas causing considerable damage, it is necessary to identify the potential sediment yield areas, determine the critical areas and employ proper classification, to plan for soil conservation or watershed management. In this study, three models, including EPM, BLM and Fargas, were used for estimating and zoning the erosion and sediment to identify and introduce proper action model to evaluate models for zoning erosion in Kahman drainage basin. The validation of the EPM model showed that this model is not proper for this drainage basin because it showed the amount of sediment estimate more than the actual amount. Based on EPM model the total sediment in drainage basin was estimated 181320/6 cubic meters per year. But based on the information from the hydrometric stations in the area under study, the actual sediment is 75416/8 cubic meters per year. Also, according to field observations of erosion in the area under study, available erosion does not match the obtained erosion from the Fargas model but the BLM model matches the erosion of the drainage basin more.
کلیدواژه‌ها [English]
- Intensity of Erosion
- EPM, BLM
- Fargas
- Kahman Drainage Basin
مقدمه
فرسایش به فرآیندی گفته میشود که طیّ آن ذرات خاک از بستر اصلی خود جدا شده و بهکمک یک عامل انتقالدهنده به مکانی دیگر حمل شود بهطوری که بسته به نوع عامل انتقال، انواع فرسایشهای آبی، بادی و یخچالی اتفاق خواهد افتاد (رفاهی، 1379: 3) معمولاً فرآیندهای فرسایش سطحی، مواد معدنی و ذرات ریز خاک را در فواصل کوتاه جابهجا میکنند، در مقابل خاکهای سطحی فرسایش یافته توسط نهرها و جویبارها مسافت طولانیتری را طی میکنند (وانگ و همکاران، 2013: 350)[1]. فرسایش خاک توسط باران و رواناب یکی از اصلیترین عوامل تهدید خاک است (بوردمن و پوسین، 2006: 480)[2]. فرسایش خاک همچنین بخشی از یک سیستم با تعامل فرآیندهای چندگانه در یک سلسله مراتب پیچیده است و جنبشهای توده‌ای ممکن است نقش مهمی در فرآیندهای فرسایش خاک ایفا کند (ون بیک 2002: 366. بوسکو و ساندر، 2014: 1501)[3]. امروزه کمتر منطقهای را در سطح زمین میتوان یافت که در معرض تخریب و فرسایش قرار نگرفته باشد و البته عامل اصلی آن افزایش جمعیّت و استفاده‌ی بیش از حد از زمین است (احمدی، 1378: 195). همچنین قابل ذکر است که فرسایش دارای دو جنبه مهم شامل کاهش قدرت تولیدی زمین و دیگری مزاحمت مواد فرسایش یافته میباشد (نورمن هادسون[4]، 1372: 7). جبران خاک فرسایش یافته برای طبیعت، بهویژه در مناطق خشک که شرایط برای تشکیل خاک بسیار نامساعد است، بسیار دشوار و طولانی میباشد، لذا ساکنین این مناطق می‌بایست در حفظ و جلوگیری از فرسایش دقت بیشتری مبذول نمایند (کردوانی، 1377: 7). سلاجقه و دلفاری (1386: 270)، با مقایسه روشهای کیفی ژئومورفولوژی و کمّی EPM به این نتیجه رسیدند که روش ژئومورفولوژی به علت در نظر گرفتن عوامل بیشتر دخیل در فرسایش نسبت به روش EPM در زیرحوضه خسبان حوضه آبخیز طالقان نتایج بهتری را ارائه میدهد. همچنین نتایج آنها نشان میدهد که در 65/45% طبقات فرسایش مشخص شده حاصل از دو مدل مشابه بوده است. رنگزن و همکاران (1387: 124) دو مدل EPM و MPSIAC را در برآورد فرسایش و رسوب حوضه پگاه سرخ گتوند خوزستان بهکار بردهاند، مـقایسه نتایج دو مدل EPM و MPSIAC با مشاهدات صحرایی حاکی از آن است که اگرچه نتایج بهدست آمده از دو مدل ذکر شده در اکثر مناطق انطباق زیادی با هم دارند، اما نتایج مدل EPM برای شناسایی مناطق دارای فرسایش بالا به اندازه مدل MPSIAC قابل اطمینان نیست. خدابخشی و همکاران (1389: 46) مطالعه فرسایشپذیری واحدهای سنگی و تولید رسوب با استفاده از مدل EPM در بخشی از حوضه آبریز زاینده رود در شمال شهرکرد را مورد مطالعه قرار داده و به این نتیجه رسیده‌اند که روش اندیس جواب بهتری میدهد. بهطور کلی میتوان گفت که از این روش برای تخمین شدت فرسایش در حوضه آبخیز و عمل رسوب در رودخانهها استفاده میشود و بهوسیله آن میتوان برآورد اولیه‌ایی از میزان رسوبگذاری در مخزن سدهای مخزنی و برآورد عمر مفید سدها استفاده نمود. قزوی و همکاران (2012: 31) در حوضه آبخیز قله قاف در استان گلستان سه مدل MPSIAC، PSIAC و EPM را اجرا و با هم مقایسه کردند و به این نتیجه رسیدند که مدل پسیاک در مقایسه با دو مدل دیگر مقدار فرسایش و رسوب را کمتر نشان میدهد و بهترین مدل برای این منطقه است. عابدینی و همکاران (1392: 87) در حوضه آبخیز مشکینچای مدل EPM را اجرا و به این نتیجه رسیدند که سه عامل توپوگرافی، لیتولوژی و تغییرات کاربری اراضی در کنترل فرسایش و رسوب نقش مهمی ایفا نموده‌اند، بر اساس این مدل وضعیت فرسایش حوضه خیلی شدید ارزیابی شد. ورلاین[5] و همکاران (2006: 302) برای تجزیه و تحلیل فرسایش در حوضه باگا[6] در تانزانیا با استفاده از دو روش تصاویر لندست و نقشه دم منطقه تحقیقی انجام دادند. نتایج تحقیق نشان داد که روش اول 80 درصد و روش دوم 81 درصد دقت داشته است. اما با توجه به اینکه روش دوم اطلاعات محدودی نیاز دارد، دارای پتانسیل بالایی برای شناسایی سریع خطر فرسایش میباشد و بهتر از روش تصاویر ماهوارهایی است. سیوان[7] و همکاران (2007: 1079) با استفاده از دادههای ماهواره لندست در طول سال های 1995 تا 2000 الگوی چشم انداز فرسایش در رودخانه زرد چین را مورد بررسی قرار دادند که نتایج نشان داد در برخی نقاط فرسایش در حال کاهش است اما در بسیاری نقاط نیز رو به افزایش است که ناشی از فعالیتهای انسانی در منطقه مورد مطالعه است همچنین رشد جمعیت، کشاورزی، سیاستهای دولتی و تخریب جنگلها، عوامل اصلی تغییر الگوی فرسایش و افزایش آن است. هیگاک[8] و همکاران (2007 :245) در مطالعه فرسایش خندقی در دامنههای میدلند نپال به این نتیجه رسیدند که در فصل خشک که زمین ترک میخورد، در فصل مرطوب گسترش و در نهایت به خندق تبدیل میشوند. و سدهای کوچک و حفاظت از کانال‌ها و کشاورزی باعث جلوگیری از گسترش آنها مـی‌شود. فرسایش یـکی از مهمترین پدیده‌های تأثیرگذار بر تغییرات مورفولوژی سطح زمین میباشد (راستگو و همکاران، 1385: 99). با توجه به ارزش فراوان خاک و مشکلات بعدی ناشی از جابهجایی اجزاء تشکیلدهنده آن فرسایش معضلی است که باید ریشهیابی و مهار گردد. به این منظور لازم است که حساسیت سازندها به فرسایش مشخص شود تا بتوان بهوسیله آن فرسایشپذیری سازندهای مختلف را مشخص کرد. اگر بتوان با دقت قابل قبول فرسایش سازندها را بهدست آورد میتوان برای کنترل فرسایش نیز راه‌های موثرتر و اقتصادیتری ارائه کرد (فیضنیا و همکاران، 1382: 34). برای اجرای اقدامات حفاظت خاک و منابع آب لازم است تا اثرات عوامل مختلف فرساینده و روند تولید رسوب، شناسایی شده و اطلاعاتی در مورد نحوه فـرسایش، شدت تولید رسوب و پراکنش مکانی آن بهدست آید (پیرمحمدی و همکاران: 1387) بههمین منظور حوضه آبخیز رودخانه کهمان انتخاب شد تا از مکان‌های مستعد فرسایش حوضه باخبر شده و اقدامات لازم برای پیشگیری از فرسایش انجام شود.
معرفی منطقه مورد مطالعه
حوضه مورد مطالعه با مساحت 7/198 کیلومتر مربع در محدوده جغرافیایی 48 درجه، 15 دقیقه و 20 ثانیه تا 48 درجه، 30 دقیقه و 9 ثانیه طول شرقی و 33 درجه ، 54 دقیقه و 10 ثانیه تا 34 درجه عرض شمالی قرار دارد. این حوضه از توابع شهرستان سلسله در استان لرستان بوده که در شمال شرقی شهر الشتر و جنوب ارتفاعات گرین واقع شده است (شکل 1).
شکل(1) موقعیت منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه دارای چین خوردگی و گسلهای زیادی است. جنس سازندها در منطقه بیشتر آهکی است که بهخاطر تخلخل و نفوذپذیری بالا منابع کارستیک مهمی را تشکیل میدهند و در تغذیه آبرفت‌های دشتالشتر نقش اساسی دارند (شکل2).
حوضه آبخیز کهمان در یک منطقه کوهستانی واقع شده است که بخش اعظم آن را کوههای مرتفع در بر گرفته و فقط پنج درصد حوضه، زمینهای هموار را شامل میشود (شکل3). بارندگی متوسط سالانه محدوده 470 میلی‌متر میباشد. رژیم بارندگی مدیترانهای است و بیشترین بارشها در فصل سرد سال و کمترین بارشها در فصل گرم سال رخ میدهد. دمای متوسط سالانه در محدوده 3/12 درجه سانتیگراد و افت دمای متوسط سالانه به ازاء هر کیلومتر افزایش ارتفاع 4/8 درجه سانتیگراد است.
کاربری در حوضه آبخیز کهمان به کشاورزی، مرتع و جنگل اختصاص یافته است. بیشترین کاربری اراضی مربوط به مراتع است که بیش از 60 درصد حوضه آبخیز کهمان را در بر گرفته است. وجود این مراتع باعث کوچ بسیاری از کوچ نشینان به منطقه شده که بهدلیل عدم توازن بین دام و مراتع، باعث تشدید فرسایش شده است.
شکل (2) نقشه زمینشناسی حوضه آبخیز کهمان
شکل (3) توپوگرافی و مدل رقومی ارتفاع حوضه آبخیز ilhk
مواد و روشها
در این تحقیق ابتدا اقدام به جمعآوری آمار و اطلاعات پایه، شامل نقشه توپوگرافی، نقشه زمینشناسی، نقشه کاربری اراضی، نقشه خاکشناسی، تصاویر ماهوارهای، آمار بارندگی و دمای حوضه مورد مطالعه از سازمانهای زیربط گردیده است. سپس با اعمال پردازشهایی در محیط GIS، ENVI و همچنین اجرای مدل EPM، BLM و فارگاس جهت محاسبه شدت فرسایش و پهنهبندی فرسایش اقدام گردید. طی چند بار بازدید میدانی نیز برخی از انواع فرسایش در سطح حوضه شناسایی و با استفاده از GPS مکانیابی گردید نا با نتایج حاصل از مدلهای ذکر شده مقایسه شود. ابتدا نقشههای توپوگرافی، زمینشناسی و کاربری اراضی در محیط GIS رقومی و زمین مرجع گردیدند. سپس با استفاده از جداول مربوط به مدل EPM، BLM و فارگاس به هر یک از لایههای مورد نیاز امتیاز داده شد و نقشههای پهنهبندی فرسایش بهدست آمد که در نهایت با هم مقایسه شدند.
مدل EPM
تعیین شدت فرسایش در حوضه مورد مطالعه با استفاده از روش EPM بهصورت زیر بهدست آمد (رابطه 1):
رابطه (1) Z= Xa . Y. (φ+ I ^1/2)
که در آن Z ضریب شدت فرسایش، Xa ضریب استفاده از زمین، Y ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش، φ ضریب فرسایش حوضه آبخیز و I شیب متوسط حوضه بر حسب درصد است. ضرایب مدل از جدول مربوط به مدل EPM بهدست آمده و شیب منطقه با استفاده از نقشه شیب حوضه آبخیز مذکور به پنج طبقه تقسیمبندی شده است (جدول 1) که میتوان بر مبنای آن، وضعیت فرسایش در حوضه آبخیز را به صورتهای خیلی شدید، شدید، متوسط، کم و خیلی کم مشخص نمود (شکل 3).
جدول (1) طبقهبندی شدت فرسایش در مدل EPM
|
مقادیر متوسط(Z) |
مقادیر حد |
شدت فرسایش |
طبقه بندی فرسایش |
|
25/1 |
z>1 |
خیلی شدید |
I |
|
85/0 |
1>Z>0.71 |
شدید |
II |
|
55/0 |
0.7>Z>0.41 |
متوسط |
III |
|
3/0 |
0.4>Z>0.2 |
کم |
IV |
|
1/0 |
0.19>Z |
خیلی کم |
V |
ماخذ: رفاهی، 1379
مرحله دوم محاسبه میزان حمل رسوب است که با استفاده از رابطه 2 میتوان مقدار فرسایش را در طول یک سال در واحد سطح حوضه آبخیز (کیلومتر مربع) بر حسب مترمکعب در کیلومتر در سال برآورد نمود.
رابطه (2) WSP= T.H.Z^1.5 . π
در این رابطه WSP میزان فرسایش ویژه سالیانه بر حسب متر مکعب در کیلومتر مربع و T ضریب درجه حرارت است که از رابطه 3 بدست می آید:
رابطه (3)
t متوسط درجه حرارت سالیانه حوضه آبخیز بر حسب درجه سانتیگراد، H متوسط بارندگی سالیانه برحسب میلی متر، Z ضریب شدت فرسایش و π معادل 14/3 است (احمدی و محمدی، 1389).
مرحله سوم محاسبه دبی رسوب ویژه بر حسب متر مکعب در کیلومتر مربع در سال است که از طریق رابطه 4 بهدست میآید، سپس از طریق رابطه 5 ضریب رسوبدهی محاسبه میشود که در این رابطه p محیط حوضه آبخیز بر حسب کیلومتر، D اختلاف ارتفاع بر حسب متر و L طول حوضه یا بزرگترین آبراهه بر حسب کیلومتر می باشد. مقدار D نیز از رابطه 6 بهدست میآید که در آن Dav ارتفاع متوسط حوضه بر حسب کیلومتر و Do ارتفاع نقطه خروجی حوضه بر حسب کیلومتر میباشد.
رابطه (4) GSP = WSP.RU
-GSpدبی رسوب ویژه بر حسب متر مکعب در کیلومتر مربع در سال
-WSP مقدار فرسایش ویژه بر حسب متر مکعب در کیلومتر مربع در سال
-RU ضریب رسوبدهی
رابطه (5) f
رابطه (6) D=Dav-DO
مدل BLM
این مدل وضعیت فرسایش را برحسب جمع نمرات عوامل هفتگانه در یک جدول امتیازدهی عوامل سطحی (جدول2)، عرضه کرده است و طبق این جدول وضعیت کلی فرسایش برای هر تیپ فرسایشی مشخص میشود (جدول3).
مدل فارگاس (Fargas)
این روش در سال 1997 توسط فارگاس و همکاران ابداع شده است (فارگاس و همکاران، 1997ص 3). اجرای این مدل شامل دو مرحله: 1- تعیین شاخص فرسایشپذیری حوضه: در این مرحله میزان فرسایشپذیری هر واحد سنگی با استفاده از جدول ارائه شده توسط فارگاس و همکاران مشخص شد. 2- روی‌هم اندازی نقشه آبراههها و نقشه واحدهای سنگی و ارزش‌گذاری میزان تراکم زهکشی در هر واحد سنگی طبق جدولی که توسط فارگاس ارائه شده است. 3- تعیین خطر فرسایش با استفاده از ضریب ارزشی ارائه شده توسط فارگاس و همکاران براساس حاصل‌ضرب ارزش‌گذاری شده برای مقاومت سنگ به فرسایش و تراکم زهکشی در هر واحد سنگی (جدول 4).
جدول (2) امتیاز دهی عوامل سطحی بر اساس مدل BLM
|
وضعیت ظاهری |
حدود امتیاز |
شرح |
|
حرکت قابل ملاحظهای دیده نمیشود. |
3 – 0 |
حرکت توده خاک |
|
حرکت مختصر ذرات خاک |
5 – 4 |
|
|
حرکت متوسط و تازه ذرات خاک قابل مشاهده است. تراس‌های کم با ارتفاع کمتر از 2.5 سانتیمتر |
8 – 6 |
|
|
آثار تجمع خاک و ذرات مختلف در مقابل موانع کوچک که با هر رواناب، این عمل اتفاق می افتد |
11 – 9 |
|
|
خاک تحتالارضی در بیشتر مناطق ظاهر گشته و بهوضوح دیده میشود. تپههای شنی و فرسایش بادی هم دیده میشود. |
14 – 12 |
|
|
تجمع بقایای گیاهی در یک منطقه |
3 – 0 |
پوشش لاشبرگ |
|
بقایای گیاهی دارای حرکت کمی میباشند |
6 – 4 |
|
|
حرکت متوسط لاشبرگ آشکار است و در مقابل موانع رسوب کرده است |
8 – 7 |
|
|
حرکت زیاد لاشبرگ آشکار است و مقادیر زیاد و بزرگ در مقابل موانع رسوب کرده است |
11 – 9 |
|
|
لاشبرگ سطحی خیلی کم است |
14 – 12 |
|
|
بخهوبی توسعه یافته و بهصورت یکسان پراکنده است |
2 – 0 |
پوشش سنگی سطح زمین |
|
بهصورت لکه لکهای پراکنده است |
5 – 3 |
|
|
مقدار سنگهای کوچک و بزرگ با پراکنش خیلی ضعیف |
8 – 6 |
|
|
بهصورت سطوح منفرد است و حرکت کمی را نشان میدهد |
11 – 9 |
|
|
بهمیزان زیاد وجود دارند اما بهوسیله شیارها و خندقها از هم جدا میشوند |
14 – 12 |
|
|
شواهد قابل ملاحظهای دیده نمیشود |
3 – 0 |
قطعات سنگی تحکیم یافته |
|
در مسیرهای جریان بهمیزان کم وجود دارد |
6 – 4 |
|
|
وجود سنگهای کوچک و گیاهان در شبکه جریان |
9 – 7 |
|
|
سنگهای کوچک و گیاهان بصورت برجستگی‌ها در آمده و عموماً ریشه گیاهان دیده میشود |
12 – 10 |
|
|
گسترش خیلی زیاد سنگها و گیاهان بهصورت تحکیم یافته |
14 - 13 |
|
|
شیارها در سطح زمین بر اثر فرسایش آبی دیده نمیشوند |
3 – 0 |
شیارهای سطحی |
|
شیارها در سطح زمین مشهود است ولی این شیارها عمقی کمتر از 1.5 سانتیمتر دارند و فواصل بین آنها حدود 3 متر است. |
6 – 4 |
|
|
شیارهایی با عمق 1.5 تا 15 سانتیمتر در سطح خاک به فواصل حدود 3 متر از یکدیگر دیده میشوند |
9 - 7 |
|
|
شیارهایی با عمق 1.5 تا 15 سانتیمتر در سطح خاک دیده میشوند که فواصل بین آنها حدود 3 متر است |
12 – 10 |
|
|
شیارهایی با عمق 7.5 تا 15 سانتیمتر با فاصله کمتر از 1.5 متر در سطح خاک دیده میشود |
14 - 13 |
|
|
کمتر آبراهه ای در سطح زمین دیده می شود |
3 – 0 |
شکل آبراهه |
|
مواد برجای مانده در کف آبراهه تا حدودی مشهود میباشد |
6 - 4 |
|
|
ذرات موجود در کف آبراهه بهترتیب اندازه تهنشین شدهاند |
9 – 7 |
|
|
در کف آبراهه ذرات لای شن و مواد کوهرفتی دیده میشود |
12 – 10 |
|
|
تراکم آبراهه در سطح زمین زیاد و اراضی غیرقابل کشت در محل ته نشست مواد کوهرفتی به چشم میخورد |
15 – 13 |
|
|
ممکن است در شرایط پایداری باشند و پوشش گیاهی کف آبراهه و شیب‌های جانبی مستقر باشند |
3 – 0 |
توسعه فرسایش خندقی |
|
تعدادی خندق با فرسایش بستر و شیب کناری کم، مقداری پوشش گیاهی روی شیب‌ها وجود دارد |
6 – 4 |
|
|
تعدادی از خندقها کاملاً توسعه یافته دارای فرسایش فعال در طول کمتر از 15 درصد طول آن |
9 – 7 |
|
|
خندقها به تعداد زیاد 55 –10 درصد فعالیت فرسایشی دارند |
12 – 10 |
|
|
خندقهای فعال که بیشتر از 50 درصد منطقه را میپوشانند و از نظر فرسایشی فعال میباشند |
15 - 13 |
ماخذ: رفاهی 1379: 268
جدول (3) وضعیت فرسایش برحسب جمع نمرات هفت عامل
|
وضعیت فرسایش |
جمع نمرات عوامل هفتگانه |
|
جزئی |
20-0 |
|
کم |
40-21 |
|
متوسط |
60-41 |
|
زیاد |
80-61 |
|
خیلی زیاد |
100-81 |
مأخذ: رفاهی، 1379: 271
جدول (4) معیار تعیین کلاس خطر فرسایش و رسوب‌زایی
|
کلاس |
میزان خطر |
ارزش نسبی |
|
1 |
کم |
10> |
|
2 |
متوسط |
20-10 |
|
3 |
زیاد |
30-20 |
|
4 |
شدید |
40-30 |
|
5 |
بسیار شدید |
40< |
ماخذ: استروسنیجر و ایپینک.1993 و فارگاس و همکاران 1997: 347
یافتهها
عوامل و لایههای مورد نیاز مدل EPM بهصورت زیر تهیه و با هم تلفیق شدند. جدول و نقشه حاصل از بررسی عوامل مورد نیاز جهت تعیین شدت فرسایش در روش EPM در شکل4 و جدول 5 نشان داده شده است.
شکل (4) پهنهبندی شدت فرسایش در حوضه آبخیز کهمان بر حسب مدل EPM
جدول (5) مقادیر رسوب برآورد شده با استفاده از مدل EPMدر حوضه آبخیز ilhk
|
حوضه |
متوسط بارندگی سالانه (میلیتر) |
دمای سالانه |
ضریب درجه حرارت T |
محیط حوضه آبخیز Km |
ارتفاع متوسط حوضه Km |
حداقل ارتفاع حوضه Km |
اختلاف ارتفاع km |
ضریب رسوبدهی |
فرسایش ویژه |
رسوب ویژه |
ضریب شدت فرسایش |
رسوب کل |
|
کهمان |
470 |
3/12 |
15/1 |
6/7 |
5/2 |
7/1 |
8/0 |
7/0 |
6/1303 |
5/912 |
59/0 |
6/181320 |
جدول و نقشه حاصل از بررسی عوامل مورد نیاز جهت تعیین شدت فرسایش در روش BLM درجدول 6 و شکل 5 نشان داده شده است.
جدول (6) نتایج حاصل از اجرای مدل BLM در حوضه آبخیز کهمان
|
شدت فرسایش |
امتیاز شدت فرسایش |
امتیاز عامل7 |
امتیاز عامل6 |
امتیاز عامل 5 |
امتیاز عامل4 |
امتیاز عامل3 |
امتیاز عامل2 |
امتیاز عامل1 |
تیپ فرسایشی |
|
کم |
37 |
0 |
1 |
5 |
6 |
9 |
8 |
8 |
E1 |
|
متوسط |
42 |
1 |
3 |
6 |
7 |
9 |
9 |
7 |
E2 |
|
کم |
28 |
1 |
1 |
2 |
6 |
7 |
6 |
5 |
E3 |
|
متوسط |
44 |
2 |
7 |
6 |
6 |
8 |
7 |
8 |
E4 |
|
کم |
37 |
1 |
3 |
7 |
7 |
6 |
7 |
6 |
E5 |
|
کم |
34 |
0 |
2 |
6 |
4 |
7 |
7 |
8 |
E6 |
شکل (5) پهنه بندی شدت فرسایش در حوضه آبخیز کهمان بر حسب مدل BLM
همانطور که قبلا گفته شد برای اجرای مدل فارگاس دو عامل زمین شناسی و تراکم آبراهه در واحد زمینشناسی را در نظر میگیرند که در این حوضه نیز دو عامل نامبرده با هم تلفیق و نتیجه کار در شکل 6 و جدول 7 نمایش داده شده است
شکل (6) نقشه حاصل از اجرای مدل فارگاس
جدول (7) نتایج حاصل از اجرای مدل Fargas
|
شدت فرسایش |
امتیاز خطر فرسایش |
امتیاز نسبی تراکم زهکشی |
تراکم زهکشی (km/km2) |
طول آبراهه (km) |
سطح (km2) |
امتیاز حساسیت سنگ |
نوع و جنس سنگ |
|
شدید |
35 |
10 |
1/4 |
4/229 |
8/55 |
3.5 |
توده عظیم سنگ آهک دولومیتی و سنگ آهک |
|
بسیارشدید |
75 |
10 |
4/3 |
3/49 |
1/14 |
7.5 |
رسوبات ریز و درشت دانه کواترنری |
|
خیلی کم |
10 |
10 |
7/9 |
2/59 |
1/6 |
1 |
سنگ آتشفشانی، بازالتی |
|
متوسط |
30 |
10 |
1/6 |
06/66 |
7/10 |
3 |
سنگ آهک |
|
شدید |
35 |
10 |
05/10 |
8/553 |
09/53 |
3.5 |
سنگ آهک خاکستری تیره |
|
بسیارشدید |
65 |
10 |
3/14 |
3/321 |
4/22 |
6.5 |
شیل قرمز رادیولاریته |
|
بسیار شدید |
90 |
10 |
7/9 |
4/19 |
2 |
9 |
سنگ آهک مارنی و مارن |
|
متوسط |
20 |
10 |
7/7 |
105 |
5/13 |
2 |
سنگ آهک سفید کریستالی |
نتیجهگیری
شرایط زمینشناسی و لیتولوژی بهویژه وجود گسلهای متعدد در حوضه مورد مطالعه باعث شکسته و خورد شدن سنگها و افزایش سرعت و میزان فرسایش میشوند. در قسمتهای شمالی حوضه که شیب بیش از 40 درصد است و جنس سازندها نیز سخت است نقش شیب و لیتولوژی بسیار مهم بوده و از شدت فرسایش کاسته است و تنها در پای دامنهها و گسلها، واریزههای سنگی به چشم میخورد. طبق مشاهدات میدانی در این قسمت از حوضه (شمال حوضه) بهعلت شیب زیاد، عدم وجود خاک ضخیم لایه و وجود رخنمون سنگی تحکیم یافته، کمترین میزان فرسایش مشاهده میشود. بر اساس مطالعات انجام شده بیشترین میزان فرسایش بر روی رسوبات کواترنری مسیر رودخانه مشاهده میشود که علت آن سست بودن جنس خاک، حضور انسان و دخالت‌های وی در این محدوده از حوضه است. همچنین بر روی شیلهای قرمز رادیولاریته که از سستترین سنگهای منطقه هستند و مناطق مرتعی، بهدلیل کوچ فصلی عشایر، چرای بیش از حد دام، بوته کنی، از بین بردن گیاهان برای مصارف دارویی و غیره، فرسایش شدید است.
در بین سه مدل مذکور که به تفکیک بررسی شدند دو مدل فارگاس و BLM کیفی و مدل EPM فرسایش و رسوب را به شکل کمی برآورد می کند. مقایسه سه نقشه شدت فرسایش براساس مدل EPM، BLM و فارگاس نشان میدهد که مدل اخیر نسبت به مدل EPM و BLM فرسایش را بسیار شدیدتر نشان می دهد، حتی در مناطق شمالی حوضه که صخرهای و سنگی است و خاکی وجود ندارد، فرسایش را شدید نشان داده است. بر اساس مطالعات انجام شده بر روی حوضه و بازدیدهای میدانی بهنظر می‌رسد میزان فرسایش خیزی حوضه در حد متوسط باشد که با مقدار برآورد شده در مدل BLMمطابقت دارد ولی با مدلهای EPM و فارگاس مطابقت ندارد. بدیهی است نتیجه بهدست آمده در این دو مدل را نمیتوان با اطمینان و به سادگی به مفهوم رد یا عدم دقت کاربرد دو مدل ذکر شده قلمداد نمود. زیرا مدلهای مذکور در کشورهایی با شرایط اقلیمی و ویژگیهای زمین محیطی متفاوت ابداع شدهاند. بنابراین ضرایب و عوامل لحاظ شده در دو مدل EPM و فارگاس به احتمال زیاد با شرایط ایران سازگاری و مطابقت کامل ندارند. این نکته را نیز باید مد نظر داشت که در بازدیدهای میدانی شرایط فرسایش در حال حاضر شناسایی شده است در حالی که مدل EPM همانطور که از نام آن پیداست پتانسیل فرسایش را نشان میدهد در نتیجه مقدار فرسایش را بیشتر از آنچه هست به نمایش می‌گذارد. بررسی سه روش مورد آزمون نشانگر این است که علت اختلاف بین آنها در تعیین خطر فرسایش در منطقه تحقیق، به عوامل مورد استفاده و لحاظ شده در ساختار سه روش میتواند مربوط باشد. زیرا مدل فارگاس تنها دو عامل هیدرولوژی و زمینشناسی را مد نظر قرار میدهد در نتیجه نمیتواند فرسایش را با دقت بالا نشان دهد، همچنین عامل شیب و مناطق صخرهای را در نظر نگرفته و امتیاز عامل زمینشناسی را بسیار بالا در نظر میگیرد، بنابراین میزان فرسایش را در اکثر مناطق شدید نشان میدهد. از دیگر علل عدم مطابقت دو مدل مذکور، تعیین امتیازهای هر مدل با استفاده از نظر کارشناسی، بدون بهره‌گیری از نظر افرادی با تخصصهای مختلف از جمله زمینشناسی، خاکشناسی، هیدرولوژی، پوشش گیاهی و فرسایش و رسوب را میتوان نام برد. از ایراداتی که بر مدلهای EPM و فارگاس میتوان گرفت این است که از سایر عوامل مهم در تولید رسوب و فرسایش مانند: رواناب و پوشش گیاهی استفاده نمیشود. اما مدل BLM برای پهنهبندی شدت فرسایش پارامترهای بیشتری را در نظر میگیرد و طبعاً از نتایج رضایت بخشتری برخوردار است. بر اساس مدل BLM در مناطقی از حوضه (شمال حوضه) که پوشش خاک کم، سنگها تحکیم یافته و حرکت توده خاک مشاهده نمیشود مقدار فرسایش را کم برآورد کرده و در مناطقی از حوضه که پوشش سنگی سطح زمین سستتر، آبراههها فشردهتر، قطعات سنگی کمتر و شیارهای سطحی و فرسایش خندقی دیده میشود، فرسایش به نسبت بیشتر و در کل، میزان فرسایش را متوسط ارزیابی میکند.
براساس مدل EPM مقدار رسوب کل حوضه 6/181320 متر مکعب در سال برآورد شد که با توجه به اعتبارسنجی مدل که مقدار رسوب واقعی حوضه را 8/75416 متر مکعب در سال برآورد میکند، نتیجه گرفته شد که این مدل برای حوضه مورد مطالعه مناسب نیست و این موضوع با نتایج کار احمدی و همکاران (1386)، علیمحمدپور و افسری (1391) مـطابقت دارد که این مدل را بـرای شرایط اقلیمی ایران مناسب نمیدانند. طبق مطالعات انجام شده توسط بیات و همکاران (1380) و شاکری و بلالیپور (1374) نیز مدل EPM در حوضههای بزرگ از دقت کمتری در برآورد فرسایش نسبت به سایر مدل‌ها برخوردار است. بر اساس مطالعات عبدی و همکاران (2014) که در حوضه آق بلاق آذربایجان با استفاده از دو مدل BLM و فارگاس انجام گرفته است، مدل فارگاس 82 درصد مساحت حوضه را با فرسایش خیلی شدید و مدل BLM نیز حدود 80 درصد حوضه را در طبقه فرسایش متوسط و خیلی ناچیز طبقهبندی میکند و با نتایج این تحقیق مطابقت دارد، اما با نتایج کار نوجوان و همکاران (1391) که دو مدل BLM و فارگاس را مناسب و در تطابق با هم میداند، مغایرت دارد.
)