برآورد فرسایش و رسوب سالانه با استفاده از مدل EPM و GIS (مطالعه موردی: حوزه زیدشت، طالقان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبخیزداری دانشگاه هرمزگان

2 دانشجوی دکتری آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد بیابان زدایی آموزشگاه عالی سراوان.

4 دانشجوی دکتری جنگلداری دانشگاه تهران

5 دانشجوی دکتری-محیط زیست دانشگاه تهران

چکیده

یکی از مشکلات مدیریت و کنترل فرسایش و رسوب حوضه­ های آبخیز کشور، فقدان داده‌های آماری جهت برآورد دقیق میزان فرسایش و رسوب است. بدین منظور استفاده از روش‌های تجربی کارآمد الزامی است. هدف از تحقیق حاضر، برآورد شدت فرسایش و میزان رسوب حوضه ­ی‌ زیدشت با استفاده از مدل تجربی EPM و نرم‌افزار GIS و کارایی این سیستم در مطالعات فرسایش و رسوب حوضه­ های آبخیز و در نهایت کاهش حجم رسوبات در سطح حوضه و پشت سدها می‌باشد. فرسایش سازندهای سنگی و ورود حجم عظیمی از رسوبات به دریاچه‌ سد طالقان، بر اهمیت و لزوم مطالعه‌ی چگونگی تولید و حمل رسوبات در حوضه آبخیز زیدشت می‌افزاید. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که حوضه ­ی‌ آبخیز زیدشت از نظر فرسایش و تولید رسوب در وضعیت متوسط قرار داشته و میزان ضریب شدت فرسایش آن 69/0Z= است. همچنین با طبقه­ بندی کلاس شدت فرسایش معلوم شد که حوضه­ ی مورد نظر در 2 کلاس شدید و متوسط قرار دارد و میزان فرسایش و رسوب در آن به حدی است که اجرای برنامه­ های حفاظت آب و خاک ضرورت و اولویت دارد. بیشترین و کمترین میزان ضریب شدت فرسایش به ­ترتیب در زیرحوضه ­های Dint2 و D1 بوده است که دلیل آن، وجود سازند (گل‌سنگ و مارن و نهشته­ های گراولی) Ngm و Q1g و کاربری کشاورزی و باغات در شیب­ های تند و بدون پوشش گیاهی زیر درختان در زیرحوضه‌ Dint2 و وجود سازند مقاوم (توف اسیدی و گدازه بازی) Ekv, Ekta و کاربری مرتع خوب در D1 می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of the Annual Erosion and Sedimentation Via EPM and GIS Models (Case Study: Zidasht Basin, Taleghan)

نویسندگان [English]

  • Ali Dastranj 1
  • Omid Asadin Nelivan 2
  • Sanaz Falah 3
  • Aboutaleb Salehnasab 4
  • Shirkou Jafari 5
چکیده [English]

Ali Dastranj[1]*
Omid Asadi Nelivan[2]
Sanaz Falah[3]
Aboutaleb Salehnasab[4]
Shirkou Jafari[5]
Abstract
Estimation of sedimentation and erosion without sediment statistics serves as one of the main issues of basins and requires the application of empirical approaches to utilize data for managing plans. EPM model is one of the empirical methods widely used in the study of watersheds all over country. The main objective of the present study is to evaluate the effect of geological formations on annual erosion and sedimentation using EPM model and GIS and the investigation of its efficiency in erosion and sediment studies. Rock formation erosion and entering of huge sediments to Taleghan reservoir clarify importance of investigation on how sediments are produced and transported. In respect to the above results, it is worthy to note that Zidasht basin is moderate in terms of erosions and sedimentation and its erosion coefficient is 0.69. In addition, classification of erosion intensity showed that this basin has two intense and moderate classes implying that considering sediment and erosion is essential in soil and water conservation projects. The highest and lowest erosion intensity coefficients are observed in Dint2 and D1 respectively mainly due to presence of formations Ngm, Q1g, and orchards in sub-basin Dint2 and resistant formations of Ekta and Ekv and suitable rangeland land use in D1.



[1]- Ph.D Student; Watershed Management; University of Hormozgan (Corresponding author), Email:dastraj66@gmail.com.


[2]- Ph.D Student; Watershed Management; University of Agriculture sciences and Natural Resource Gorgan.


[3]- MSc Student of desertification, Department of Rangeland & Watershed Management Saravan University.


[4]- PhD Student Forest Mnaagment, University of Tehran.


[5]- Ph.D Student University of Tehran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Erosion
  • Sediment
  • EPM
  • Zidasht Basin
  • Taleghan

مقدمه

یکی از مشکلات مهم در مدیریت حوضه­های آبخیز کشور، فرسایش و رسوب­زایی است، که پیامدهای ناشی از آن با تشدید بهره­برداری انسان از طبیعت از اوایل قرن بیستم اثرات منفی خود را بر اکوسیستم‌های حیاتی وارد ساخته است. عامل اصلی فرسایش افزایش جمعیت و استفاده بیش از حد از زمین است (شیرزادی، 1388). برای حفاظت خاک و تعیین روش مناسب مبارزه با فرسایش و کاهش رسوب­زایی، باید حجم کل رسوب تولیدی سالانه در حوضه­ی آبخیز ارزیابی و برآورد گردد. چنانچه در یک حوضه‌­ی آبخیز داده­های مربوط به دبی آب و رسوب به اندازه­ی کافی موجود باشد، محاسبه‌ حجم کل رسوب­دهی سالانه‌­ی آن با به ‌کارگیری روش‌های آماری متداول امکان­پذیر می‌باشد؛ ولی عدم وجود یا کمبود داده‌ها در بسیاری از حوضه­های آبخیز کشور، کاربرد روش‌های تجربی مناسب برای برآورد فرسایش خاک و رسوب­زایی را الزامی می‌نماید (راستگو، 1383). سالیانه مقدار زیادی خاک از سطح حوضه­های آبخیز به ­وسیله­ی آب شسته شده و از محل اصلی خود جابجا شـده و حجم زیادی از آن در پشت سدها، آب‌های سـاکن، چاله­های داخلی و یا دریاها و اقـیانوس‌ها ته­نشین می‌گردد. بخش زیادی از این رسوبات، در اثر فرسایش خاک حاصلخیز سطحی ایجاد می‌شود که با بررسی و توجه بیشتر به چگونگی پیدایش خاک، اهمیت این عنصر طبیعی مشخص خواهد شد (رفاهی، 1385). با توجه به این که آب و خاک مهم­ترین عوامل در تأمین مایحتاج بشری می‌باشند (فیض­نیا، 1387)، کوچک‌ترین کم­توجهی در حفظ و نگهداری این دو عامل، خسارت جبران­ناپذیری را وارد خواهد کرد. تخریب منابع آب و خاک باعث بر هم خوردن تعادل طبیعی در یک منطقه است که علت اصلی آن، دخالت انسان در آن است (احمدی، 1386). برآورد میزان فرسایش و رسوب و اعمال مدیریت مناسب در یک منطقه، همانند هر پدیده‌­ی طبیعی دیگر نیازمند شناخت کامل عوامل تأثیرگذار بر آن است. از آنجایی که پدیده‌­ی فرسایش و رسوب یکی از پیچیده‌ترین فرآیندهای طبیعی بوده و عوامل زیادی در آن دخیل می‌باشد، شناخت کامل عوامل مؤثر در این پدیده، کاری بسیار مشکل می‌باشد.

فرسایش آبی از جمله فرآیندهایی است که بر منابع آب و خاک کشور تأثیر نامطلوبی دارد؛ به ­طوری که 75 میلیون هکتار از حدود 100 میلیون هکتار اراضی کشور، در معرض فرسایش آبی و به­ تبع آن پدیده‌ بیابان‌زایی است (رفاهی، 1385). جهت جلوگیری از فرسایش و هدررفت منبع با ارزش خاک، اقدامات متعددی همچون قرق مراتع جهت تقویت و بهبود پوشش گیاهی، مرتع­کاری و اصلاح مراتع و احداث سازه­های مختلف همچون آب­بندها، سدهای کوچک و متوسط در سطح حوضه­های آبخیز در دستور کار قرار گرفته‌اند؛ اما با توجه به محدودیت منابع مالی و لزوم اقتصادی و پرثمر بودن اقدامات انجام شده، اجرای عملیات اصلاحی و حفاظتی باید از مناطقی با بیشترین میزان هدررفت و فرسایش آغاز شود و برای دستیابی به این مهم، برآورد میزان فرسایش حوضه­های آبخیز و قسمت‌های مختلف آن، الزامی و تعیین­کننده‌ی نوع، حجم و مکان انجام اقدامات مختلف جهت حفظ خاک است (نورانی، 1384). بنابراین بررسی فرسایش و تولید رسوب در زنجیره‌­ی مطالعات منابع طبیعی، به­عنوان یکی از حلقه­های مهم در تصمیم‌گیری‌ها و موفقیت و کارآمدی طرح‌های آبخیزداری، دارای اهمیت زیادی است. جهت برنامه‌ریزی و آگاهی از وضعیت تخریبی حوضه‌ی آبخیز، برآورد میزان فرسایش و رسوب تولیدی هر حوضه لازم و ضروری است.

فناوری سامانه­های اطلاعات جغرافیایی GIS با توانایی­های بالا برای کار با داده­های جغرافیایی، امکان انجام چنین مطالعاتی را با هزینه‌ی کمتر و دقت و سرعت بیشتر فراهم می­کند. بنابراین، استفاده از نرم‌افزار GIS ضروری است. در این مطالعه از توانایی سامانه GIS و مدلEPM[1] برای برآورد فرسایش و رسوب حوضه‌ی زیدشت استفاده شده است. از مطالعاتی که تاکنون در این زمینه انجام گرفته است؛ می‌توان به فعالیت­های پژوهشی محققانی مانند (رفاهی و نعمتی، 1372)، (بیات و همکاران، 1380)، (راستگو، 1383)، (ضیایی، 1383)، (رنگزن و همکاران، 1387)، (اسکندری و محمدی، 1381)، (برزو و همکاران، 1387)، (خدارحیمی، 1384)، (بیات، 1387)، (شوئیلی و سرور، 1386)، (خدابخشی و همکاران، 1389)، (هیل[2]، 1993)، (تنگستانی[3]، 2001، 2005)، (گوبین[4]، 3003)، (زو[5]، 2008)، (امینی و همکاران[6]، 2010)، (امیری[7]، 2010)، (فانتی و وزولی[8]، 2007)، (سلیمانی و همکاران[9]، 2009) اشاره کرد. بسیاری از این مطالعات کارایی مدل EPM را با توجه به  مطالعات میدانی و آمار ایستگاه رسوب­سنجی زیرحوضه­ها تأیید کرده‌اند (رفاهی و نعمتی، 1372؛ بیات و همکاران، 1380؛ راستگو، 1383؛ شوئیلی و سرور، 1386). صادقی (1372)، رسوب حوضه‌ی اوزون‌دره را با استفاده از این مدل برآورد کرده و نتیجه گرفت برای کسب نتیجه‌ مطلوب، باید این مدل را با بازدیدهای صحرایی کنترل کرد. با توجه به این که طبق آمار ایستگاه هیدرومتری، روش قابل قبولی برای محاسبه و تعیین میزان فرسایش خاک حوضه و زیرحوضه‌های آن ‌وجود ندارد؛ لذا با استفاده از روش تجربی EPM میزان فرسایش خاک و همچنین تولید رسوب در حوضه‌­ی آبخیز زیدشت تعیین  و نتیجه با میزان رسوب محاسباتی ایستگاه هیدرومتری با استفاده از سامانه GIS مقایسه گردید. در این مطالعه همچنین کارایی سیستم اطلاعات جغرافیایی در مطالعات فرسایش و رسوب مورد بررسی قرار گرفته است.

مواد و روش‌ها

منطقه‌ی مورد مطالعه در استان البرز و شهرستان طالقان در عرض‌های جغرافیایی "35 ´5 °36 الی "46 ´11 °36 و در طول‌های جغرافیایی "46 ´37 °50 الی "56 ´44 °50 قرار گرفته است (شکل 1). این منطقه از سمت شمال به رودخانه‌­ی طالقان، از سمت جنوب به رشته‌کوه‌های طالقان، از سمت شرق نیز به زیرحوضه­ی‌ باریکان (زیدشت دو) و از غرب به زیرحوضه­ی‌ نسا سفلی منتهی شده (اسدی نلیوان، 1391) و در منطقه­ی البرز واقع است. متوسط بارندگی سالانه‌­ی آن، 530 میلی­متر گزارش شده است. حداکثر ارتفاع و اختلاف ارتفاع حوضه به­ترتیب معادل 3019 متر و 1278 متر است. اقلیم حوضه بر اساس سیستم دومارتن، سیستم آمبرژه و سیستم گوسن به­ترتیب در اقلیم نیمه­مرطوب فراسرد و اقلیم ارتفاعات فوقانی و اقلیم استپی سرد واقع گردیده است. این حوضه به چهار زیرحوضه تقسیم شده و مساحت آن 65/53 کیلومتر مربع است.

 

شکل (1) موقعیت حوزه آبخیز زیدشت در کشور، استان و منطقه

مدل EPM با استفاده از اطلاعات حاصل از قطعه زمین‌های فرسایشی و اندازه­گیری رسوب پس از 40 سال تحقیقات در کشور یوگسلاوی سابق به­دست آمده و برای اولین بار در سال 1988 در کنفرانس بین‌المللی رژیم رودخانه توسط (گاوریلویک[10]، 1988) ارایه گردیده است (رفاهی، 1385). مدل EPM قادر است به­ عنوان ابزاری جهت برآورد اولیه از میزان بار رسوب آبراهه‌ها در طرح‌های مربوط به سدهای در حال احداث و یا سایر سازه‌هایی که به­ نحوی به این­گونه داده‌ها نیازمندند، به­کار گرفته شود (رنگزن و همکاران، 1387). این مدل، روش پیشرفته‌ طبقه­بندی کمی فرسایش به روش M.Q.C.E[11] می­باشد. با استفاده از این روش می­توان نقشه‌ی فرسایش خاک را تهیه نمود (احمدی، 1386). در این تحقیق برای تعیین شدت فرسایش از مدل EPM استفاده شده است (فیض­نیا، 1387). برخی از روابط مدل به­ شرح زیر می­باشد:

رابطه (1)        

که در آن، Z= ضریب شدت فرسایش، Xa= ضریب کاربری اراضی، Y= ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش، φ= ضریب فرسایش و I= شیب متوسط حوضه بر حسب درصد است. از فرمول زیر فرسایش ویژه به ­دست می­آید:

رابطه (2)         

که در آن، Vsp= میانگین سالانه‌ی فرسایش ویژه­ی‌ حوضه برحسب m3/Km2/y، H= متوسط مقدار بارندگی سالانه برحسب mm، π= عدد پی 14/3، T= ضریب دما، t= میانگین دمای سالانه برحسب درجه سانتی‌گراد.

رابطه (3)         

سپس برای تعیین میزان رسوب‌دهی کل حوضه و هر یک از زیرحوضه­های آن، روابط زیر به ­کار گرفته شده است:

رابطه (4)        

که در آن، SDR= ضریب رسوب‌دهی حوضه آبخیز، L= طول حوضه‌ آبخیز برحسب (km)، O= محیط حوضه‌ آبخیز برحسب (km)، D= اختلاف ارتفاع یا تفاضل ارتفاع متوسط حوضه به ارتفاع نقطه­ی خروجی برحسب (km). دبی رسوب ویژه نیز از فرمول 5 به­ دست می­آید:  

رابطه (5)       GSP = Vsp×SDR

که در آن، GSP= میانگین سالانه‌ رسوب ویژه‌ حوضه برحسب (m3/Km2/y)، Vsp= فرسایش ویژه‌ حوضه برحسب (m3/Km2 /y)، SDR= ضریب رسوب‌دهی حوضه­ی‌ آبخیز می­باشند. سپس رسوب و فرسایش کل سالانه از طریق روابط زیر به­ دست می­آید:

ذلرابطه (6)      Vg= Vsp×F

که در آن، Vg= میانگین سالانه فرسایش کل حوزه آبخیز (m3/y)،F= مساحت حوزه­ی آبخیز (Km2) می­باشند.

رابطه (7)       Gg= Vg × SDR

که در آن، Gg = میانگین سالانه دبی رسوب کل حوضه­ی آبخیز (m3/ y) است.

سپس از طریق جدول (1) که براساس شدت فرسایش و Z تنظیم شده است، کلاس فرسایش برای هر واحد اراضی یا شبکه یا زیرحوضه تعیین می‌گردد.

جدول (1) طبقه­بندی شدت فرسایش در مدل EPM

طبقه­بندی فرسایش

شدت فرسایش

ارزش حد Z

ارزش متوسط  Z

1

خیلی شدید

Z > 1

25/1

2

شدید

1> Z >71/0

85/0

3

متوسط

7/0> Z >41/0

55/0

4

کم

4/0> Z >2/0

2/0

5

خیلی کم

Z <19/0

1/0

بعد از تعیین شدت فرسایش با استفاده از مدل EPM، نقشه­های مربوطه با استفاده از GIS تهیه گردید. لایه‌ حساسیت سنگ و خاک به فرسایش (Y) با استفاده از نقشه­های خاکشناسی، سنگ­شناسی و زمین­شناسی (مقیاس کل نقشه­ها 1:25000) و بازدیدهای میدانی جهت تطبیق داده­ها به­دست آمد. لایه­ی‌ ضریب فرسایش حوضه­ی (φ) از ترکیب نقشه­های زمین­شناسی، خاکشناسی، وضعیت فعلی فرسایش و بازدیدهای میدانی به دست آمد. لایه‌ی کاربری اراضی (Xa) نیز از تولید نقشه‌ی پوشش گیاهی و کاربری اراضی (در برنامه گوگل ارث) تهیه گردید. به­ منظور استخراج شیب منطقه (I) از مدل رقوم ارتفاعی (DEM) استفاده شد. در نهایت برای تهیه‌ نقشه‌ فرسایش، در ابتدا ضرایب فرسایش­پذیری منطقه با توجه به عوامل کاربری اراضی، حساسیت سنگ و خاک به فرسایش، ضریب فرسایش و شیب متوسط حوضه به ­دست آمد و سپس به­منظور تعیین ضریب شدت فرسایش از رابطه (1) استفاده شد. در نهایت برای تعیین ارزش Z در زیرحوضه­ها از دستور Overlay استفاده شد.

بحث و نتایج

در حوضه‌­ی مورد نظر، برای تعیین میزان فرسایش خاک و همچنین تولید رسوب از مدل EPM استفاده گردید. با توجه به نتایج به­ دست آمده از مطالعات پایه و بازدیدهای میدانی انجام شده، ضرایب تعدادی از پارامترهای مدل برای منطقه‌ مورد مطالعه به­ شرح جدول­های (2، 3 و 4) می‌باشد.

 

جدول (2) مقادیر ضریب استفاده از زمین در منطقه مورد مطالعه

کاربری

مراتع

باغ

کشاورزی

Xa

5/0

7/0

4/0

(منبع ضرایب رفاهی 1385 و احمدی 1386)

جدول (3) مقادیر ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش در منطقه مورد مطالعه

سازند

Ekv

Com

CL

Dv

PCz

Pr

Q2s(Com)

Q1g

Ngm

Ngc

L

Ekta

Im

Y

3/0

1

9/0

3/0

6/1

1

2

6/1

2

2/1

1

4/0

25/0

جدول (4) مقادیر ضریب فرسایش در منطقه مورد مطالعه

نوع فرسایش

دامنه منظم

سطحی

شیاری

برونزد سنگی

هزاردره

آبراهه­ای

φ

15/0

6/0

7/0

15/0

9/0

85/0

همچنین برای منطقه­ی مورد مطالعه، نقشه­ی کاربری اراضی و زمین­شناسی و فرسایش و ضرایب آنها در شکل­های (2 و3 و 4) نشان داده شده است.

 

شکل (2) نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز زیدشت و ضریب Xa

 

شکل (3) نقشه سازندهای زمین­شناسی حوزه آبخیز زیدشت و ضریب Y

جدول (5) نیز خصوصیات سنگ­شناسی و سازندهای منطقه و همچنین درصد هر یک از سازندها را نشان می­دهد.

جدول (5) خصوصیات سنگ­شناسی و سازندهای منطقه

مساحت

اسم سازند

خصوصیات سنگ شناسی

علامت و ضریب Y

سن

 

درصد

هکتار

دور

دوره

دوران

22/4

17/226

_

نهشته های آبرفت امروزه

Q2al 2

پلئیستوسن

کواترنر

سنوزوئیک

15/1

69/61

_

نهشته های لغزشی و سولیفلوکسیون (جهت حرکت نشان داده شده است)

Q2s(Com)2

پلئیستوسن

کواترنر

سنوزوئیک

41/27

83/1467

_

نهشته های گراولی پلئیستوسن قدیمی (پادگانه ریس)

Q1g 1.6

پلئیستوسن

کواترنر

سنوزوئیک

41/0

94/21

_

مونزونیت

Im 0.25

-

ترسیر

سنوزوئیک

44/9

6/19

37/505

34/1049

قرمز بالایی؟

- گلسنگ و مارنNgm

کنگلومرا- Ngc

Ngm2/Ngc1.2

میوسن - پلیوسن

ترسیر

سنوزوئیک

52/24

84/1312

کرج

گدازه بازی

Ekv 0.3

ائوسن

ترسیر

سنوزوئیک

47/2

11/0

18/132

66/5

کرج

توف اسیدیEkta

 سنگ آهک- L

Ekta 0.4

L 1

ائوسن

ترسیر

سنوزوئیک

73/0

86/38

روته و نسن

آهک خاکستری به همراه اندکی دولومیت، مارن و لایه های سیلتی در بالا

Pr 1

-

پرمین

پالئوزوئیک

18/0

65/14

_

گدازه بازالتی

Dv 0.3

-

دونین؟

پالئوزوئیک

6/3

72/192

لالون

ماسه سنگ قرمز به همراه سیلت سنگ و کوارتزیت های خاکستری کمرنگ در بالا

CL 0.9

-

اوردویسین

پالئوزوئیک

51/2

55/134

میلا

سنگ آهک، دولومیت، ماسه سنگ و شیل

COm 1

-

اوردویسین

پالئوزوئیک

77/3

69/201

زاگون و باروت

شیل قرمز، ماسه سنگ قرمز، سیلت سنگ و گلسنگ همراه با لایه هایی از آهک استراتوماتولیت دار در زیر

PCz 1.6

-

پرکامبرین بالا

پرکامبرین

                 

 

شکل (4) نقشه رخساره­های فرسایشی حوزه آبخیز زیدشت و ضریب φ

برخی از پارامترهای مورد نیاز جهت انجام محاسبات مربوط به فرسایش و رسوب به شرح جدول (6) می‌باشد.

جدول (6) پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه میزان فرسایش و رسوب

L(Km)

D(Km)

t(co)

SDR

H(mm)

T

O(Km)

F(Km2)

زیرحوزه

11/25

94/300

5/8

29/0

3/510

97/0

58/13

47/7

D1

31/31

46/386

5/10

67/0

3/430

07/1

02/17

52/13

D2

56/37

53/51

8/6

6/0

3/560

88/0

52/17

57/16

Dint1

49/43

31/276

1/7

85/0

2/553

9/0

95/18

07/16

Dint2

سپس از طریق سامانه GIS، نـقشه­های مربوط به تـعیین ضریب شدت فرسایش بـه­ دست آمد که در شکل­های 5 تا 10 آورده شده است.

 

شکل (5) نقشه ضریب شیب منطقه مورد مطالعه

 

شکل (6) نقشه ضریب استفاده از زمین منطقه مورد مطالعه

 

شکل (7) نقشه ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش منطقه مورد مطالعه

 

شکل (8) نقش ضریب فرسایش منطقه مورد مطالعه

 

شکل (9) نقشه ضریب شدت فرسایش منطقه مورد مطالعه از تلفیق نقشه­های قبلی

 

شکل (10) نقشه شدت فرسایش منطقه مورد مطالعه

در نهایت از تلفیق نتایج به ­دست آمده، فرسایش و رسوب ویژه­ی زیرحوضه­ها و کل حوزه و همچنین رسوب و فرسایش کل سالانه به ­دست آمد (جدول 7).

جدول (7) فرسایش و رسوب ویژه زیرحوضه­ها و کل حوزه و همچنین رسوب و فرسایش کل سالانه

زیرحوزه

Vsp(m3/Km2/y)

Gsp(m3/Km2/y)

Vg(m3/y)

Gg(m3/y)

D1

38/515

46/149

07/3855

97/1117

D2

38/840

06/563

1/11362

54/7612

Dint1

06/839

43/503

17/13903

9/8341

Dint2

28/1438

53/1222

47/23127

35/19658

کل حوزه

1/3633

49/2438

71/52247

76/36730

با توجه به جدول (7)، میزان فرسایش ویژه بسته به­ میزان ضریب شدت فرسایش در زیرحوضه­ها تغییر می­کند که این تغییرپذیری، نتیجه کاربری­های مختلف حوضه و همچنین سازندهای متفاوت و شیب متغیر منطقه می­باشد.

نتیجه­گیری

از آنجایی که روش‌ها و فنون جمع­آوری آمار و اطلاعات مورد نیاز و تجزیه و تحلیل آنها، نقش به­سزایی در انجام پروژه­های تحقیقاتی و حتی مطالعاتی، به­ ویژه پروژه‌هایی که در راستای فعالیت‌های اجرایی هستند و نیل به اهداف تعیین شده دارند؛ در این تحقیق هم جهت افزایش دقت در برآورد میزان رسوب و فرسایش حوضه‌ی آبخیز زیدشت از GIS استفاده شد. سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی به ­لحاظ قدرت بالای تجزیه و تحلیل اطلاعات پایه (به­ویژه در بحث فرسایش و رسوب و تعداد زیاد لایه‌ها)، پس از تفکیک مناطق با رسوب‌دهی مختلف از یکدیگر و مشخص نمودن نقش واحدهای کوچک، با تولید نقشه‌ حساسیت به فرسایش، مناطق مختلف فرسایشی را از نظر کیفی و کمی طبقه­بندی کرده و امکان تفکیک و اولویت­بندی مناطق حساس به فرسایش را با توجه به اهداف مختلف فراهم می‌آورند.

اندازه­گیری مقدار فرسایش و رسوب به دلایل فنی، حفاظتی و اقتصادی در تمامی نقاط امکان­پذیر نیست. از این­رو مناسب‌ترین راهکار، پیش­بینی یا برآورد مقادیر فرسایش و رسوب است که لازمه‌­ی آن، آگاهی از مکانیزم­های فرسایش و عوامل مؤثر بر آن است. از طرفی انتخاب مدل مناسب برای هر منطقه مستلزم ارزیابی دقت مدل­های مختلف از طریق مقایسه نتایج حاصل از به­کارگیری آنها با ضریب رسوب‌دهی واقعی در یک حوضه­ی‌ آبخیز می‌باشد (رستمی، 1387). با توجه به این که روش‌های تجربی بسته به منطقه و شرایط آب و هوایی تغییرات قابل ملاحظه­ای دارند، باید برای کل مناطق مورد استفاده کالیبره شوند. در مطالعه‌ی حاضر جهت برآورد میزان فرسایش و تولید رسوب حوضه‌­ی آبخیز زیدشت از مدل EPM استفاده شد. نتایج نشان داد که وضعیت فرسایش حوضه در کلاس متوسط قرار دارد و انجام اقدامات آبخیزداری و حفاظت خاک در این حوضه ضروری است. همچنین بیشترین میزان ضریب شدت فرسایش (Z) در زیرحوضه‌ Dint2 مشاهده شد که دلیل آن وجود سازند فرسایش­پذیر Ngm و Q1g و کاربری کشاورزی است. کمترین میزان ضریب شدت فرسایش نیز در زیرحوضه D1 مشاهده شده که دلیل آن وجود سازند مقاوم به فرسایش Ekv, Ekta و کاربری‌ خوب مراتع می‌باشد. در زیرحوضه‌ی D2 که در رتبه‌­ی دوم ضریب شدت فرسایش قرار دارد، افزایش میزان ضریب رسوب‌دهی، شیب بالا، وجود سنگ‌های آتشفشانی بازالتی و وجود سازندهای فرسایش­پذیر Q2s(Com), Ngm, Ngc, PCz باعث افزایش مقدار ضریب شدت فرسایش و به­تبع آن رسوب شده است. در زیرحوضه‌ی Dint1 که در رتبه‌ سوم ضریب شدت فرسایش قرار دارد، وجود سازندهای حساس به فرسایش Ngc و Q1g دخالت دارند. از نتایج به­دست آمده حتی می­توان برای اولویت­بندی زیرحوضه­ها جهت انجام اقدامات آبخیزداری و عملیات حفاظت آب و خاک بهره جست. لذا زیرحوضه­های Dint1, D2, Dint2 و D1 به ترتیب جهت انجام اقدامات آبخیزداری اولویت­بندی می­شوند.

با توجه به بازدیدهای صحرایی به­عمل آمده از منطقه­ی‌ مورد مطالعه معلوم شد که میزان فرسایش و رسوب­خیزی حوضه در حد متوسط است؛ که نشان­دهنده‌­ی کارایی مدل EPM و سامانه GIS در برآورد دقیق میزان فرسایش و رسوب می‌باشد. نتایج این مطالعه با نتایج تحقیقات محققان دیگر در یک راستا است و بر مناسب بودن مدل EPM برای مطالعات فرسایش و رسوب تأکید می­کنند. نتایج حاصل از این تحقیق مناطق حساس به فرسایش در این حوضه را از نظر کاربری­های مورد استفاده و سازندهای فرسایش­پذیر شناسایی کرده است؛ که می­توان با اندیشیدن راهکارهای صحیح برای کنترل تولید و حمل و نقل رسوبات، عمر مفید سد طالقان را افزایش داد. این حوضه از نظر فرسایش و شدت رسوب‌دهی در کلاس متوسط قرار دارد؛ بنابراین کنترل فرسایش خاک و اقداماتی برای حفاظت خاک و آب در چارچوب طرح‌های حفاظتی اولویت داشته و ضروری است. با توجه به گستردگی عرصه­های منابع طبیعی استفاده از GIS برای مدیریت صحیح و بهره­برداری بهینه آنها ضروری است. با توجه به قابلیت سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در تجزیه و تحلیل اطلاعات و اعمال تغییرات مورد نظر در لایه­های اطلاعاتی اولیه، لازم است بانک‌های اطلاعاتی پایه‌­ی حوضه­های آبخیز کشور تحت استاندارد واحدی برنامه­ریزی و تهیه گردند. با توجه به این که سد طالقان تحت تأثیر فرسایش و رسوب بیشتر زیرحوضه­های آبخیز طالقان قرار دارد، پیشنهاد می‌شود در مطالعات آتی کل زیرحوضه­ها مورد بررسی قرار گیرند.

 



[1]- Erosion Potential Method

[2]- Hill

[3]- Tangestani

[4]- Gobin

[5]- Zwu

[6]- Amini et al.,

[7]- Amiri

[8]- Fanetti & Vazzoli

[9]- Solaimani et al.,

[10]- Gavrilovic

[11]- Method of Quantitive Classification of Erosion

منابع
ـ احمدی، ح. (1386)، ژئومورفولوژی کاربردی، جلد 1 (فرسایش آبی)، تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 688 ص.
ـ اسدی نلیوان، ا. (1391)، تعیین معیارها و شاخص­های پایداری حوضه آبخیز با استفاده از روش IUCN، مطالعه موردی: طالقان ـ زیدشت 1، پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تهران، 105 ص.
ـ اسکندری، ذ.، و محمدی، ج. (1381)، برآورد پتانسیل فرسایش و رسوب در حوضه آبخیز چغاخور با استفاده از مدل EPMو GIS، مجموعه مقالات هفتمین کنگره علوم خاک ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، صص 123- 126.
ـ برزو، آ.، ممیزی، م.ر. و نیک اندیش، ع.ع. (1387)، مقایسه سه روش EPM, MPSIACو PSIACدر برآورد میزان فرسایش و رسوب در حوزه چهل چشمه استان فارس، فصلنامه دانش کشاورزی ایران، 5 (1): صص 19-29.
ـ بیات، ر. (1387)، بررسی کارایی مدل­های MPSIACو EPMدر برآورد رسوب حوزه طالقان، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 128 ص.
ـ بیات، ر.، سرمدیان، ف. درویش صفت، ع.ا. و رفاهی، ح.ق. (1380)، بررسی کارایی مدل MPSIACو EPMدر برآورد رسوب حوزه آبخیز طالقان به کمک GIS، مجله علوم کشاورزی ایران، 32 (1): صص 203-217.
ـ خدابخشی، ز.، ارزانی، ن. عبداللهی، خ. و داودیان، ع.ر. (1389)، مطالعه فرسایش­پذیری واحدهای سنگی و تولید رسوب با استفاده از مدل EPMبه کمک GISدر بخشی از حوزه آبریز زاینده­رود- حوزه حیدری در شمال شهر کرد، پژوهش­های چینه­نگاری و رسوب­شناسی، 26(2): صص 33 -48.
ـ خدارحیمی، ر. (1384)، بررسی کارایی روش­های تجربی MPSIACو EPMدر برآورد فرسایش و رسوب در حوزه آبخیز خارستان فارس، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه مازندران، 132 ص.
ـ راستگو، س. (1383)، مقایسه دو روش MPSIACو EPMدر برآورد رسوب حوضه آبخیز تنگ کشت، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، 123 ص.
ـ رستمی، ن. (1387)، انتخاب بهترین روش برآورد SDRدر حوزه سد ایلام، پایان­­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 144 ص.
ـ رفاهی، ح.ق. (1385)، فرسایش آبی و کنترل آن، تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 671 ص.
ـ رفاهی، ح.ق.؛ و نعمتی، م.ر. (1372)، به­کارگیری روش EPMدر مطالعه فرسایش و تولید رسوب حوزه آبخیز طالقان، مجله علوم کشاورزی ایران، 26: صص 32-45.
ـ رنگزن، ک.، زراسوندی، ع.ر. و حیدری، ا. (1387)، مقایسه دو مدل MPSIAC و EPM در برآورد فرسایش و رسوب حوزه پگاه سرخ گتوند خوزستان با استفاده از تکنیک­های RS و GIS، پژوهش­های جغرافیایی، 64: صص 123-136.
ـ شوئیلی، م.ح.، و سرور، ج. (1386)، روش­های برآورد فرسایش و رسوب بر اساس مدل­های رایج تجربی (EPM, MPSIAC و PSIAC) در حوضه­ی آبخیز گوهررود، مجموعه مقالات چهارمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، مدیریت حوزه­های آبخیز، تهران، دانشگاه تهران، صص 157-176.
ـ شیرزادی، ه‍.. (1388)، پتانسیل لغزش در جاده جدید سنندج- مریوان با استفاده از مدل AHP، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 117 ص.
ـ صادقی، س.ح.ر. (1372)، مقایسه چند روش برآورد فرسایش و رسوب در حوضه اوزون دره، مجموعه مقالات سمینار ملی بررسی سیاست­ها و روش­های بهره­برداری بهینه از اراضی، تهران، وزارت جهاد سازندگی، معاونت آبخیزداری، صص40-75.
ـ ضیائی، ح. (1383)، کاربرد RS و GIS در مطالعه پهنه­بندی فرسایش و برآورد رسوب قسمتی از حوضه آبریز سد شهید عباسپور، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز، 125 ص.
ـ فیض­نیا، س. (1387)، رسوب­شناسی کاربردی با تأکید بر فرسایش خاک و تولید رسوب، انتشارات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 363 ص.
ـ نورانی، س.ن. (1384)، ارزیابی چهار روش برای انتخاب بهترین روش برآورد SDR، (مطالعه موردی: حوضه آبخیز طالقان)، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران، 129ص.
-Ahmadi, H., Jaafari, M. Golkaryan, A. Abrisham, A.A. and Laflen, J. (2006), Estimation of Erosion and Sediment Using WEPP Model (Case Study: Bararyh Watershed, Nishabur), Journal of Research and Development, 75: PP 161-172.
-Amini, S., Rafiei, B. Khodabakhsh, S. and Heydari, M. (2010), Estimation of Erosion and Sediment Yield of Ekbatan Dam Drainage Basin with EPM, using GIS, Iranian Journal of Earth Sciences, 2: PP 173-180.
-Amiri, K. (2010), Estimation of Erosion and Sedimentation in Semi-arid Basin Using Empirical Erosion Potential Model with GIS, Journal Soil and Water Research, 3: PP 43-54.
-Fanetti, D. and Vezzoli, L. (2007), SedimentInput and Evolution of Lacustrine Deltas: TheBreggia and Greggio Rivers Case Study (Lake Como, Italy), Quaternary International, 173: PP 113-124.
-Gavrilovic, S. (1988), The Use of Empirical Method (EPM) for Calculating Sediment Production and Transportation in Unstudied or Torrential Streams, International Conference on River Regime, W.R. White (Ed.), John Wiley, and 18-20 May, PP 411-423.
-Gobin, A. (2003), Pan-European Soil Erosion Risk Assessment. Third Annual report. European commission funded fifth framework project–contract QLK5-CT-I999-01323, Available at: http://www.pesera.JRC.it. (25/05/2013)
-Hill, J. (1993), Land Degradation and Soil Erosion Hazard Mapping in Mediterranean Environment with Operational Earth Observation Satellites, Proceedings of the International Symposium of Operationalization of RS, 19-23 April, Enscheda, Netherlands.
-Solaimani, K., Modallaldoust, S. and Lotfi, S. (2009), Investigation of Land Use Changes onSoil Erosion Process Using GIS, International Journal of Environmental Science and Technology, 6: PP 415-424.
-Tangestani, M.H. (2001), Integrating GIS in Erosion and Sediment Yield Application Using the EPM Model, Proceeding of the GIS Research, UK, PP 621-623. 
-Tangestani, M.H. (2005), Comparison of EPM and PSIAC Models in GIS for Erosion and Sediment Yield Aassessment in a Semi-arid Environment: Afar Catchment, Fars Province, Iran, Journal of Asian Earth Sciences, 27(5): PP 585-597.
-Zwu. (2008), Assessment of Soil Erosion and SDR using RS and GIS: A Case Study of Upstream Chaobaihe River Catchment, International Journal of Sediment Research, 23(2): PP 167-173.